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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