干燥习题附答案.docx
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干燥习题附答案
一、填空及问答题:
1.干燥过程是相结合的过程,传质方向为,传热方向为C
2.在总压101.33kPa,温度20c下(已知20c下水的饱和蒸汽压为2.334kPa),某湿空气的水汽分压为1.603kPa,现空气温度保持不变,将总压升高到250kPa,则该空气的
水汽分压为。
3.当湿空气的总压一定时,相对湿度仅与及有关。
4.恒速干燥阶段物料表面的温度等于。
该阶段除去的物料中的水的平衡蒸汽压等于。
影响恒速阶段干燥速率的因素的有。
5.已知在常压、25c下水分在某湿物料与空气之间的平衡关系为:
相对湿度100%
一r一,一人,I_*...
时,平衡含水量X100%0.025kg水/kg绝干料;相对湿度50%时,平衡含水量
__*・・・・一.__
X0.009kg水/kg绝干料。
现将湿基含水量为20%勺该物料,与25C、50%的空气接
触,则该物料的自由含水量为kg水/kg绝干料,非结合水分量为kg水/kg
6.进干燥器的气体状态一定,干燥任务一定。
若干燥器内部无补充加热,则气体离开干燥器的湿度H®大,干燥器的热效率越,传质推动力越。
7.降低废气出口温度可以提高干燥器的热效率,但废气在离开设备之前的温度的限制是,原因是。
8.在测量湿球温度时,空气速度需大于5m/s,这是为了c
9.物料的平衡水分-一定是水分;物料的非结合水分-一定是水分。
10.当某物料的干燥过程存在较长的降速阶段时,气流干燥器和流化床干燥器两者中选
用较为有利,原因是C
11.欲在298K时用相对温度为60%的空气干燥木材,使其中水分降到11.5
%(湿基),你认为是否可能?
为什么?
已知在此条件下木材的平衡水分为12%(干基)。
12.湿空气在进入干燥器前,往往进行预热,这样做有什么好处?
13、什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度?
两者有何关系?
如何测定?
14要提高恒速干燥阶段的干燥速率,你认为可采取哪些措施?
15.测定湿球温度时,当水的初温不同时,对测量结果有无影响?
为什么
16.在对流干燥过程中。
为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体?
17.如何强化干燥过程?
18.为什么临界含水量Xc的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?
下列两
种情况下Xc将会变大还是变小?
(1)提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时;
(2)物料的厚度减小时。
试从干燥机理加以分析。
二、计算题:
1.已知湿空气的(干球)温度为50C,湿度为0.02kg/kg干气,试计算下列两种情况
并分析压力对干燥操作的影
下的相对湿度及同温度下容纳水分的最大能力(即饱和湿度)
响。
(1)总压为
101.3kPa;
(2)总压为26.7kPa。
解:
(1)p
101.3kPa时:
H0.622Pv
PPv
'Hp
Pv0.622
0.0226.70.832kPa
0.6220.02
2.常压下湿空气的温度为80C、相对湿度为10%。
试求该湿空气中水汽的分压、湿度、
湿比容、比热及夕含。
比热cH1.011.88H=1.0件1.880.03N1.06&J/kgf气C
烽Ih(1.011.88H)t2492H
口=1.06880+24920.031=16269kJ/kg干气
3.在I-H图上确定本题附表中空格内的数值。
干球温度
t/℃
湿球温度
tJC
露点温度
td/℃
湿度
H/kg/kg干
气
相对湿度
/①%
焰
/IkJ/kg干
气
水汽分压
pv/kPa
1
(30)
(20)
15
0.011
40
60
1.9
2
(70)
45
42.5
0.063
30
240
(9.5)
3
(60)
35
30
(0.03)
23
140
4.5
4
(50)
37
35.5
0.042
(50)
60
6.2
5
(40)
25
(20)
0.015
30
80
2.2
5.常压下将温度为25C、相对湿度为50%的新鲜空气与温度为50C、相对湿度为80%
的废气混合,混合比为2:
3(以绝干空气为基准),试计算混合后的湿度、烂及温度。
解:
(1)325C,150%的新鲜空气:
25C时,psi3.168kPa
Hi
Ihi(1.011.88Hi)G=(1.011.889.88
0.622—0.622一0.53—68一9.88103kg/kg干气piPsi101.30.53.168
2492Hi
103)25+24929.88103=50.34kJ/kg干气
t250C,280%的废气:
50C时,pS212.34kPa
0.622P
0.622
0.0672=224.3kJ/kg干气
IH2(1.011.88H2)t22492H2
=(1.011.880.0672)50+2492
所以混合湿度
232q3
Hm—H1-H2—9.8810—0.06720.0443kg/kg干工
5555
混合始:
IM2I13I2-50343224.3154.7kJ/kg干气5555
而Im(1.011.88Hm)tM2492Hm
Im2492HM154.724920.0443八八
tM40.5C
1.011.88Hm1.011.880.0443
6.干球温度为20C、湿球温度为16c的空气,经过预热器温度升高到50c后送至干燥器内。
空气在干燥器内绝热冷却,离开干燥器时的相对湿度为80%,总压为101.3kPa。
试求:
(1)在I-H图中确定空气离开干燥器时的湿度;
(2)将100m3新鲜空气预热至50c所需的热量及在干燥器内绝热冷却增湿时所获得的水分量。
解:
(1)
空气t020C,tW16C,查得Ho0.01kg/kg干气
(2)湿空气的比容:
则100ml湿空气中绝干空气的质量:
V100
L118.62kg
vH0.843
预热器加入热量:
获得水分量:
0.95kg
L(H2H1)118.62(0.0180.01)
7.湿空气在总压101.3kPa、温度10c下,湿度为0.005kg/kg干气。
试计算:
(1)相对湿度中1;
(2)温度升高到35c时的相对湿度中2;
(3)总压提高到115kPa,温度仍为35c时的相对湿度中3;
(4)如总压提高到1471kPa,温度仍维持35C,每100nf原湿空气所冷凝出的水分量。
(5)
解:
(1)10c水饱和蒸汽压pS11.226kPa
0.005101.30.808kPa
0.6220.005
匹100%
Ps1
0808100%65.9%
1.226
100%
0.808
-100%14.4%
5.621
(3)
p115kPa时,
(4)
Hs
0.622—P
Ps
Ps
原湿空气比容
V100
——123.76kg干气
vH0.808
则冷凝出水
W=L(Hh。
123.76(0.0050,0024)0.322kg
8.附图为某物料在25c时的平衡曲线。
如
果将含水量为0.35kg水/kg干料的此种物料与中=50%的湿空气接触,试确定该物料平衡水分和自由水分,结合水分和非结合水分的大小。
解:
中=50%,
平衡水分X*0,095kg/kg干料
则自由水分
*-一一1O
XX0.350,0950.255kg/kg干料
①=100%,
平衡水分X*0,185kg/kg干料
t-t/rat,t*—»
即结合水分X=100%0.185kg/kg干料
则非结合水分XX=100%0.350,1850.165kg/kg干料
9.在常压干燥器中将某物料从湿基含水量10%干燥至2%,湿物料处理量为300kg/h。
干燥介质为温度80C、相对湿度10%的空气,其用量为900kg/h。
试计算水分汽化量及空
气离开干燥器时的湿度。
解:
t80C,10%,在H-I图中查得H=0.031kg/kg干气
(
绝干空气质量L—L—900872.94kg干气/h
1Hl10.031
物料干基含水量
X1w_0.L0.1111kg/kg干料
1w110.1
X2w^0,020.0204kg/kg干料
1W210.02
绝干物料量GCG1(1w1)300(110%)270kg/h
汽化水分量WGC(X1X2)270(0.1110.0204)24.49kg/h
又WL(H2H1)
则干燥器空气出口湿度
H2H1W0.03124.490.059kg/kg干气
L872.94
10.在某干燥器中干燥砂糖晶体,处理量为100kg/h,要求将湿基含水量由40%减至5%。
干燥介质为干球温度20C,湿球温度16c的空气,经预热器加热至80c后送至干燥器内。
空气在干燥器内为等始变化过程,空气离开干燥器时温度为
30C,总压为101.3kPa。
试求:
(1)水分汽化量;
(2)干燥产品量;(3)湿空气的消耗量;(4)加热器向空气提供的热量。
解:
(1)水分汽化量
1w1w1w204005
WG1G2=G11Glw——2Gl10036.84kg/h
1w21w210.05
或Xi
X2
工与Zkg/kg干料
1Wi10.43
卫4工kg/kg干料
1w210.0519
Gc
Gi(1Wi)100(10.4)60kg/h
-,21
WGC(X1X2)60(--)36.84kg/h
319
(2)干燥产品量
G2GiW10036.8463.16kg/h
(3)由I。
20C,tW016C查图,得Ho0.01kg/kg干气
预热后t180C,H10.01kg/kg干气
I1(1.011.88也油2492H1
=(1.011.880.01)80+24920.01=107.22kJ/kg干气
出口空气:
等烙过程I2I1
即(1.011.88H2)t22492H2107.22
(1.011.88H2)302492H2107.22
得:
H2Q03kg/kg干气
WL(H2H1)
W
H2也
36.84
0.030.01
1842kg/h
湿空气用量
L(1Ho)
1842(1
0.01)1860kg/h
(4)预热器中的加热量:
(1.011.880.01)(8020)31.58kW
11.在常压干燥器中,将某物料从湿基含水量5%干燥到0.5%。
干燥器的生产能力为7200kg
干料/h。
已知物料进、出口温度分别为25C、65C,平均比热为1.8kJ/(kg•C)。
干燥介
质为温度20C、湿度0.007kg/kg干气的空气,经预热器加热至120c后送入干燥器,出
干燥器的温度为80Co干燥器中不补充热量,且忽略热损失,试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。
解:
物料干基含水量
X10.050.05263X20.0050.005025
10.0510.005
WGC(X1X2)7200(0.052630.005025)342.76kg/h
又WL(H2Hi)
即342.76L(H20.007)
(1)
干燥器中不补充热量,且忽略热损失,则
QdL(IiI2)Gc(I2Ii)0
._一.、.''、
(2)
即L(IiI2)Gc(I2Ii)
Gc(I2Ii)GcCm2(2
1)72001.8(6525)518400
而Ii
(1.01
1.880.007)120
24920.007140.22
I2(1.011.88H2)80
2492H280.82642.4H2
将上式代入
(2)中,
(3)
L(140.2280.82642.4H2)518400
联立
(1)、(3)得:
H20.01685kg/kg干气,L34798kg/h
12.用热空气干燥某种湿物料,新鲜空气的温度为
20C、湿度为0.006kg/kg干气,
为保证干燥产品质量,要求空气在干燥器内的温度不能高于
90C,为此,空气在预热器内
加热至90c后送入干燥器,当空气在干燥器内温度降至
60c时,再用中间加热器将空气加
热至90C,空气离开干燥器时温度降至60C,假设两段干燥过程均可视为等烙过程,试求:
(1)在I-H图上定性表示出空气通过干燥器的整个
过程;
(2)汽化每千克水分所需的新鲜空气量。
解:
空气状态变化过程如图所示。
A:
tA20C,Ha0.006kg/kg干气
由IB1IC1
(1.011.880.006)9024920.006(1.011.88Hci)602492Hci
得Hci0.0178kg/kg干气
也即HB20.0178kg/kg干气
又Ib2IC
(1.011.880.0178)9024920.0178(1.011.88Hc)60
2492Hc
得Hc0.0298kg/kg干气
故汽化1kg水所需干空气用量
11,
l42.02kg/kg水
HcHa0.02980.006
新鲜空气用量
l'l(1Ha)42.021.00642.3kg/kg水
13.在常压连续逆流干燥器中,
采用废气循环流程干燥某湿物料,
即由干燥器出来的部
分废气与新鲜空气混合,进入预热器加热到一定的温度后再送入干燥器。
已知新鲜空气的温
度为25C、湿度为0.005kg/kg干气,废气的温度为40C、湿度为0.034kg/kg干气,循环比(循环废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比)为0.8。
湿物料的处理量为
1000kg/h,湿基含水量由50%下降至3%。
假设预热器的热损失可忽略,干燥过程可视为等
始干燥过程。
试求:
(1)在I-H图上定性绘出空气的状态变化过程;
(2)新鲜空气用量;
(3)预热器中的加热量。
解:
(1)废气循环流程如下图所示。
汽化水分量
WGC(X1X2)500(1—)484.5kg/h
97
对整个干燥过程进行物料衡算
WL(H2h0)
则绝干空气用量
W484.5
L16707kg/h
H2Ho0.0340.005
新鲜空气用量
<------
LL(1H0)16707(10.005)16790kg/h
(3)预热器中加热量
Qp
而L1LL2—5L
0.2
1,4,
।M।0।2
55
-14
Qp5LI2(-I0-I2)L(I2I0)
55
其中
I2(1.011.880.034)4024920.034127.68kJ/h
I0(1.011.880.005)2524920.00537.945kJ/h
Qp16707(127.6837.945)1.5106kJ/h416.7kW
14.若空气用量相同,试比较下列三种空气作为干燥介质时,恒速阶段干燥速率的大小
关系。
(1)t=60C,H=0.01kg/kg干气;
(2)t=70C,H=0.036kg/kg干气;
(3)t=80C,H=0.045kg/kg干气。
解:
(1)由t=60C,H=0.01kg/kg干气查图,得tw28C,HW0.024kg/kg干气
传热推动力:
(ttw)1602832C
传质推动力:
(HWH)10.0240.010.014kg/kg干气
(2)同理:
传热推动力:
(ttw)2704030C
传质推动力:
(HWH)20.0490.0360.013kg/kg干气
(3)传热推动力:
(ttw)3804436C
传质推动力:
(HWH)30.0620.0450.017kg/kg干气
恒速阶段干燥速率与其推动力成正比,比较之,有:
(3)>
(2)>
(1)。
16.在恒定干燥条件下,将物料由干基含水量0.33kg/kg干料干燥到0.09kg/kg干料,需要
7小时,若继续干燥至0.07kg/kg干料,还需多少时间?
已知物料的临界含水量为0.16kg/kg干料,平衡含水量为0.05kg/kg干料。
设降速阶段
的干燥速率与自由水分成正比。
已知物料的临界含水量为0.16kg/kg干料,平衡含水量为0.05kg/kg干料。
设降速阶段
的干燥速率与自由水分成正比。
__**
解.Gc(XiXc)Gc(XcX)lnXcX
・12uZauZaKX^
即7-G^[0,330.16(0.160.05)ln0.160.05]
UCA0.090.05
解得-G^24.9
UcA
当X20.07时,
24.9
[0.330.16(0.160.05)In
0.160.05
0.070.05]
8.9h
8.971.9h
17、某湿物料在常压干燥器内进行绝热干燥,干燥后的产品为4000kg/h,湿物料的
含水率为15%(湿基,下同),产品的含水率不得高于1%空气的初始温度为20C,相对湿
度为40%空气预热至120c后进入干燥器,气体出干燥器的温度选定为70Co问:
⑴所
需湿空气用量(m3/h);
(2)预热器的热负荷(kW);(3)干燥器的热效率;(4)若选定气体出干燥器的温度过高(或过低),其弊端是什么?
思路分析:
空气与物料在干燥系统中的变化过程如图所示:
G2=4000kg/h
W2<1%
习题14-5附图
(1)空气流量
qV0VvH0
WG1G2G2w1w21w1
I112^*一绝热过程
2500Hl1.011.88H2t22500H
、也H°—预热过程
VHo
1M|\R(273to)H0622PsPs3=to下水的饱和蒸汽压
先行)—L0.口S-
(2)预热器的热负荷QdVcDHt1t0
pp,Ho1o
⑶热效率
QpQDQ3VCp,Ho(t1to)VCp,Ho(t2to)t|t2
QpQdVCp,Ho(tito)「
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