化工原理干燥复习题.docx

化工原理干燥复习题.docx

《化工原理干燥复习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理干燥复习题.docx（83页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

化工原理干燥复习题

一、填空题：

1、干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。

2、干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。

3、相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________；当φ=0时。

表示该空气为___________。

4、干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：

_________________均恒定。

5、在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据___________而定的；平衡水分和自由水分是根据__________而定的。

6、在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。

7、已知某物料含水量X1=0.4kg水/kg绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：

临界含水量XC=0.25kg水/kg绝干料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg绝干料，则物料的非结合水分为__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。

8、作为干燥介质的湿空气，其预热的目的____________________________

_____________________。

9、当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈_______，表明空气的吸湿能力愈__________，所以湿空气在进入干燥器之____________都要经______________。

10、在等速干燥阶段，干燥速率____________，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度_________________。

11、固体物料的干燥，一般分为_________________两个阶段。

12、在对流干燥器中最常用的干燥介质是_______________，它既是__________又是______。

13、等焓干燥过程的条件是_________________________________________

_________________。

14、若将湿空气的温度降至其露点以下，则湿空气中的部分水蒸汽___________。

15、对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：

干球温度t，湿球温度tW和露点td间的关系是______________。

16、由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是__________，降速干燥阶段除去的水分是_______________。

17、等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。

18、恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；其对应的物料含水量称为_____________________。

19、在干燥过程中，当物料中表面水分汽化速率___________内部水分扩散速率时，干燥即进入恒速干燥阶段。

20、湿空气通过预热器预热后，其湿度___________，热焓______________，相对湿度__________。

（增加、减少、不变）

21、在一定干燥条件下，物料厚度增加，物料的临界含水量会_________，而干燥所需的时间会____________。

22、饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，此时其相对湿度＿＿＿，湿度＿＿＿＿＿，湿球温度＿＿＿＿＿，露点＿＿＿＿＿。

23、对不饱和湿空气,干球温度＿＿＿＿湿球温度，露点温度＿___湿球温度。

（〈，＝，〉）

24、干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后,湿度＿＿＿＿，温度＿＿＿＿。

当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿温度。

25、对不饱和空气通过间壁换热器进行加热，使温度由t1升至t2，此时其湿球温度＿＿＿＿，相对湿度＿＿＿＿＿，露点＿＿＿＿＿，湿度＿＿＿＿。

26、在1atm下，不饱和湿空气的温度为295K，相对温度为60％，当加热到373K时，该空气下列状态参数将如何变化?

（只填变化的情况，不填变化的具体数值）湿度＿＿＿，相对湿度＿＿＿，湿球温度＿＿＿，露点＿＿，焓＿＿＿。

27、一吸湿性物料和一非吸湿性物料，具有相同的干燥面积，在相同的干燥条件下进行干燥,前者的干燥速率为NA，后者的干燥速率为NB，则在恒速干燥段NA＿＿＿NB。

（>,=,<）

28、干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定，则气体离开干燥器的湿度H越＿＿＿，干燥器的热效率越＿＿＿。

29、对于为水蒸汽所饱和的空气，则其干球温度t，湿球温度tW，绝热饱和温度tas，露点温度td的关系是t＿＿tW＿tas＿＿td。

30、一定湿度H的气体，总压P加大时，露点温度td＿＿＿＿__。

而当气体温度t升高时，则td＿＿＿＿＿。

31、温度30℃，水汽分压为2kPa的湿空气与水温为40℃的水接触（假定湿空气状态和水温恒定不变），则传热方向：

水＿＿＿＿空气，传质方向：

水＿＿＿＿空气。

（用箭头符号表示）已知30℃、40℃下水的饱和蒸汽压分别为4.2472和7.3766kPa。

32、已知湿空气总压为101.3kN/m2，温度为40℃，相对湿度为50％，已查出40℃时水的饱和蒸气压Ps为7375N/m2，则此湿空气的湿度H是＿＿＿＿＿＿＿＿＿kg水/kg绝干气，其焓是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿kJ/kg绝干气。

33、已知湿空气的干球温度t为50℃，湿球温度tW为30℃，总压为100kN/m2，若已查出在30℃时水的饱和蒸气压为4.25N/m2，汽化潜热为2423.7kJ/kg,则该空气的湿度H为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

34、原湿空气（温度t0，湿度H0）经预热器温度升高至t1后再送入常压干燥器中。

现若t0、H0及t1均已知，则该预热过程所需热量Q的计算式为Q＝＿＿kJ/kg绝干气。

35、已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：

相对湿度φ=100％时，平衡含水量X*=0.02kg水.kg绝干料；相对湿度φ=40％时，平衡含水量X*=0.007。

现该物料含水量为0.23kg水.kg绝干料，令其与25℃，φ=40％的空气接触，则该物料的自由含水量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料，结合水含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料，非结合水的含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料。

36、维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度＿＿＿，露点＿＿＿，相对湿度＿＿＿（变大,变小,不变,不确定）。

37、湿空气在293K和总压101.3kN.m-2下，湿度为0.0438kg水/kg绝干气，则100m3该空气中含有的绝干空气量L为＿＿＿＿kg绝干气。

38、有关降速干燥阶段物料的内部水分移动的机理存在着两种理论，一个是＿＿＿__＿＿理论，第二个是＿＿＿＿＿＿＿＿理论。

问答题：

1.有人说：

“自由水分即为物料的非结合水分”。

这句话对吗？

（扼要说明原因）

2.固体物料与一定状态的湿空气进行接触干燥时，可否获得绝干物料？

为什么？

3.为什么湿空气进入干燥器前，都先经预热器预热？

4.物料中的非结合水分是指哪些水分？

在干燥过程中能否除去？

5.要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？

6.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？

7.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？

8.如何强化干燥过程？

9.湿物料经干燥后达不到产品含水量的要求（偏高），你认为应采取什么措施来解决它。

10.欲在298K时用相对湿度为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）。

11.回答下列问题:

（1）湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等?

（2）湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处?

12.试说明为什么在干燥过程中,湿空气作为干燥介质时,一般都经过预热才进入干燥器。

简要说明对流干燥过程是一传热过程，又是一传质过程。

五、计算题：

1.（10分）已知空气的H=0.009kg水汽.kg干空气，φ=40%。

试算出该空气的t和t（空气总压P=101.3kN.m）,水的饱和蒸汽压数据如下：

蒸汽压p（kN.m）1.01.52.02.53.03.54.0

温度t（℃）6.312.517.020.923.526.128.7

***答案***

由H=0.622p/（P-p）可得：

0.009=0.622P/（101.3-p）→P=1.445kN.m

又由φ=p/ps得：

ps=p/φ=1.445/0.4=3.613kN.m

由此值查出：

t=26.7℃；

依p=1.445kN.m查出：

t=11.8℃

2、已知空气的t=30℃,t=20℃,试算出该空气的H和φ值。

（空气总压=101.3kP）水的饱和蒸汽压数据如下：

温度t（℃）1520253035

蒸汽压P（kN.m）1.712.333.174.255.62

***答案***

依t=20℃查出p=p=2.33kN.m

代入下式：

H=H=0.622p/（P-p）=0.622×2.33/（101.3-2.33）

=0.01464kg水汽.kg干空气。

依t=30℃查得：

ps=4.25kN.m,φ=2.33/4.25=0.548

或依入H=0.622φ.p/（P-ψ.p）得：

0.01464=0.62×4.25φ/（101.3-4.25φ）→φ=0.548

3、每小时要将48T常压的饱和空气自露点22℃冷却至露点7℃，试求：

（1）冷却前空气的湿球温度和干球温度？

（2）应从空气中除去多少水量？

（3）冷却前空气的体积流量为多少m.h?

（附T-H图一张）

***答案***

1）由于是饱和空气，故t=t=t=22℃

2）应除去的水量W；

W=L（H-H）

依t=22℃查出H=0.0173kg水汽.kg干空气,t=7℃查出H=0.0064kg水汽.kg干空气，又冷却前湿空气的量L'=L（1＋H）

故L=L'/（1＋H）=48×1000/（1＋0.0173）

=4.718×10kg干空气.h

∴W=4.718×10（0.0173-0.0064）=514.3kg水.h

3）冷却前空气的体积流量V：

v=Lv=4.718×10×0.86=4.058×10m.h（v，由T-H图查出或算出）

4、某干燥器的生产能力为1000kg.h（产品），物料从含水量2%干燥至含水量0.2%（均为湿基）。

已知生产车间的气温为22℃，相对湿度为60%；空气离开干燥器时的温度为45℃，湿球温度为32℃。

干燥为等焓过程。

试求：

（1）水分蒸发量；

（2）离开干燥器时空气的体积流量为多少m.h？

（3）空气进入干燥器的温度；（4）热效率为多少？

（附T-H图）

***答案***

1）水份蒸发量W：

W=G（W-W）/（1-W）=1000×（0.02-0.002）/（1-0.02）

=18.37kg水.h

2）离开干燥器的空气体积流量V：

V=L.v=W.v/（H-H）

依t=22℃,φ=60%查出H=H=0.01kg水汽.kg干空气

t=45℃,t=32℃,查出H=0.026kg水汽.kg干空气,

v=0.94m.kg干空气

∴V=18.37×0.94/（0.026-0.01）=1079m.h

3）空气进入干燥器的温度t:

∵I=I故可查出t=357K=84℃

4）热效率h=[（t-t）/（t-t）]×100%=[（84-45）/（84-22）]×100%=62.9%

5.、某气流干燥器的生产能力为180kg产品.h,现要求将物料从含水量2%干燥至含水量0.2%，（均为湿基）。

已知生产车间的气温为25℃，空气的湿含量为0.01kg水汽.kg干空气。

空气经预热器预热至94℃进入干燥器，若空气离开干燥器时的湿球温度为32℃，露点为25℃。

问：

（1）水分蒸发量为多少kg.h?

（2）干空气消耗量为多少kg.h（3）干燥器的热效率为多少？

（4）空气离开干燥器的温度？

（5）干燥过程是否等焓（说明原因）（附T-H图一张）

本题目有题图：

titu131.bmp

***答案***

已知：

图示。

1）水分蒸发量W：

W=G（W-W）/（1-W）

=180（0.02-0.002）/（1-0.02）=3.306kg水.h

2）干空气消耗量L:

∵L=W/（H-H）

依t=32℃,t=25℃查T-H图得H=0.02

而H=0.01∴L=3.306/（0.02-0.01）=330.6kg干空气.h

3）空气离开干燥的温度t：

由t=32℃,t=25℃在T-H图上找到C点，再由C点找到

t=332.4K=59.4℃

4）干燥器的热效率η:

∵η=（Q/Q）×100%=[（t-t）/（t-t）]×100%

代入得：

η=[（94-59.4）/（94-25）]×100%=50.1%

5）是否等焓干燥：

依t=94℃,H=H=0.01kg水汽.kg干空气，查出

I=121kJ.kg干空气

依t=32℃，t=25℃查出I=110kJ.kg干空气

∵I≠I,故干燥不是等焓过程。

6.、某连续干燥器的生产能力为300kg.h（产品），现要将湿物料从含水量4%干燥至含量0.2%（均为湿基），湿空气的干球温度为39℃，湿球温度为22℃，经预热器预热到83℃后进入干燥器。

已知废气离开干燥器的温度为59℃，且干燥为等焓过程。

试求：

（1）每小时处理的湿料量为多少kg？

（2）绝干空气消耗量为多少kg.h？

（3）若风机设置在新鲜空气入口处，其风量为若干m.h？

（附T-H图一张）

***答案***

1）处理的湿料量G：

W=G（W-W）/（1-w）

=300（0.04-0.002）/（1-0.04）=11.88kg水.h

∴G=G＋W=300＋11.88=311.88kg.h

2）L:

L=W/（H-H）

依t=39℃,t=22℃查出H=0.01kg水汽.kg干空气

依H=H0，t查找到B点，又由B点和等焓干燥找到C点，由C点找到H=0.0199kg水汽.kg干空气。

∴L=11.88/（0.0199-0.01）=1200kg干空气.h

3）V:

V=Lv=1200×0.895=1074m.h

（式中v由t,t找到）

7.、某厂用一台气流干燥器干燥某物料。

已知进干燥器的湿物料的温度为18℃，含水量为2%（湿基）；产品量为180kg.h,含水量为0.2%（湿基），产品温度为68℃，空气进预热器前的干球温度为22℃，湿球温度为17℃，经预热器预热至83℃进入干燥器，离开干燥器的废气温度为70℃；绝干物料的比热为.26kJ.kg.K，干燥器的热损失为500kJ.kg汽化水分。

试求：

（1）蒸发水量；

（2）湿空气消耗量；（3）预热器所需的热量；（4）若风机设置在干燥器后，其风量为若干m.h（附：

T—H图一张）

***答案***

1）蒸发水量W：

W=G.（W-W）/（1-W）=180（0.02-0.002）/（1-0.02）

=3.306kg水.h

2）湿空气消耗量L':

L'=L（1＋H）

依空气参数查出：

H=H=0.01kg水汽.kg干空气

I=48kJ.kg干空气I=109kJ.kg干空气

依热平衡式得：

L[（1.01＋1.88H）（t-t）]=Q＋Q＋Q

蒸发水量所需要的热量Q=W（2500＋1.88t-4.187θ）

=3.306（2500＋1.88×70-4.187×18）=8451kJ.h

加热物料需要的热量Q=GC（θ-θ）

G=G（1-W）=180（1-0.002）=179.64kg绝干料.h

C=Cs＋XC=Cs＋WC/（1-W）=1.26＋0.002×4.187/（1-0.002）=1.268kJ.（kg.K）

∴Q=179.64×1.268（68-18）=11389kJ.h

干燥器的热损失Q=500×3.306=1653kJ.h

∴代入上式得：

L[（1.01＋1.88×0.01）（83-70）]=8451＋11389＋1653

即L=1607kg干空气.hL′=1607（1+0.01）=1623kg湿空气.h

3）预热器所需的热量Q：

Q=Q＋Q'预热器的散热损失Q'=0

故：

Q=Q=L（I-I）=1607（109-48）=98030kJ.h=27.2kw

4）V：

V=Lv

L=W/（H-H）∴1607=3.306/（H-0.01）

解出H=0.0121kg水汽.kg干空气：

依t=70℃,H=0.0121kg水汽.kg干空气，查出

v=0.99m.kg干空气∴V=1607×0.99=1591m.h

8.、某一连续常压干燥器每小时处理的湿物料1850kg，从含水量2%干燥至0.2%（均为湿基），空气在温度为22℃，湿球温度为17℃的状态下，预热到84℃后进入干燥器，而废气的出口温度为67℃，若此干燥为等焓过程。

试求：

（1）除去的水分量kg.h；

（2）绝干空气消耗量kg.h；（3）预热器需要的热量为多少kw？

（4）风机设置在干燥器后，其输风量为多少m.h（附T-H图一张）

***答案***

1）除去水分量W：

W=G（W-W）/（1-W）=1850（0.02-0.002）/（1-0.002）

=33.37kg水.h

2）绝干空气消耗量L：

L=W/（H-H）

依已知条件查出：

H=H=0.01kg水汽.kg干空气

I=48kJ.kg干空气

H=0.0165kg水汽.kg干空气

v=0.99m.kg干空气

I=111kJ水汽.kg干空气

∴L=33.37/（0.0165-0.01）=5134kg干空气.h

3）预热器需要的热量Q：

Q=L（I-I0）=5134（111-48）=3.234×10kJ.h

=89.8kw

4）风机输风量V：

V=Lv=5134×0.99=5083m.h

9.、某物料由含水分4%，在一个常压干燥器内干燥至含水分0.125%（均为湿基），此干燥器的生产能力450kg.h（产品）。

生产车间内的平均气温为30℃，湿球温度为25℃，空气经预热至90℃进入干燥器内，而离开干燥器的废气温度为65℃，露点为27.5℃。

试求：

（1）将湿空气在干燥流程中的参数变化用线图在T-H图上表示出来。

（2）若风机设置在空气预热器前，其输风量为多少m.h?

（附T-H图一张）

本题目有题图：

titu132.bmp

***答案***

1）空气状态变化如右图示。

A点-空气进入预热器的状态点（由t0=30℃,t=25℃定出）

B点-空气进入干燥器的状态点（由t=90℃和H=H定出）

C点-空气离开干燥器的状态点（由t=65℃,t=27.5℃定出）

变化：

A-------B--------C

2）输风量V：

W=G（W-W）/（1-W）=450（0.04-0.00125）/（1-0.04）

=18.16kg水.h

依已知条件，查出：

H=H=0.018kg水汽.kg干空气

H=0.024kg水汽.kg干空气

v=0.88m.kg干空气

代入式V=Lv=W.v/（H-H）

=18.16×0.88/（0.024-0.018）=2.664×10m.h

10.、将温度为92℃，湿度为0.09kg水汽.kg干空气的湿空气1000m在101.3kN.m的恒定压力下加以冷却至42℃。

试求所析出的水分量为多少kg？

（附T-H图一张）

本题目有题图：

titu133.bmp

***答案***

冷却路线如右图示，即：

A—B—C；

由C点查出：

HS=0.0546kg水汽.kg干空气

由A点查出：

v=1.18m.kg干空气

故析出的水量W：

W=L（H-HS）

=V（H-HS）/v=1000（0.09-0.0546）/1.18

=30kg水

11、某乳品厂用喷雾干燥设备生产奶粉。

每小时处理浓奶量100kg含水量为50%，干燥后奶粉含水量为2%（均为湿基）。

空气进入预热器的温度为20℃，湿球温度为16℃，离开干燥器时的温度为79℃，相对湿度为10%。

风机设置在鲜空气入口处，试求其输风量为若干m.h（附-T-H图一张）

***答案***

风机输送的空气量V。

V=L.V=W.V/（H-H）

W=G（W-W）/（1-w）=100（0.5-0.02）/（1-0.02）=48.98kg水.h

依已知条件查出：

H=H=0.0095kg水汽.kg干空气

H=0.0304kg水汽.kg干空气

VH=0.84m.kg干空气

代入得：

V=48.98×0.84/（0.0304-0.0095）=1.969×10m.h

12、某树脂厂采用一台气流干燥器将聚氯乙烯的含水量从16%干燥至0.5%（均为湿基），此干燥器的生产能力为1t.h（产品）。

已知空气进入预热器的温度为20℃，湿球温度为16℃，预热至110℃进入干燥器，从干燥器排出的废气温度为80℃，设此干燥器为理想干燥器。

试求：

（1）若风机设置在干燥器之后，其风机的抽风量为多少m湿空气.h,又为多少kg湿空气.h？

（2）若预热器的热损失相当空气在预热器中预热需要的热量的5%，其预热器需要消耗加热蒸汽为多少kg.h（蒸汽的汽化潜热为2205kJ.kg）（附T-H图一张）。

***答案***

1）抽风量V,L':

V=L.v=W.v/（H=H）

依已知条件，查出：

H=H=0.0095kg水汽.kg干空气

I=44kJ.kg干空气公式计出I=I

I=（1.01+1.88H）t＋2500H

=（1.01＋1.88×0.0095）×110＋2500×0.0095

=136.8kJ.kg干空气

依I=I=136.8kJ.kg干空气,T=273＋80=353K

查出H=0.0215kg水汽.kg干空气，v=1.04m.kg干空气代入得：

V=184.5×1.04/（0.0215-0.0095）=1.599×10m.h

（其中：

W=G（w-w）/（1-w）=1000（0.16-0.005）/（1-0.16）

=184.5（kg水.h）

L'=L（1＋