化工原理干燥习题.docx
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化工原理干燥习题
《化工原理》
第九章干燥
一、填空题：
1.按操作方式分类,干燥可分为和.
答案:
连续干燥,间歇干燥
2..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__________________。
答案：
大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。
3.干燥这一单元操作，既属于传质过程，又属______________。
答案:
传热过程
4.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___________。
答案:
小；绝干空气
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。
答案:
物料的性质；物料的性质和接触的空气状态
6.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的____________________________
_____________________。
答案:
降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓）
7.除去固体物料中湿分的操作称为。
答案:
干燥
8.空气经过程达到饱和的温度称为绝热饱和温度。
答案:
绝热增湿
9.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__________。
答案:
自由水分；非结合水分；平衡水分
10.湿空气的焓湿图由等湿度线群、等温线群、、水气分压线和相对湿度线群构成。
答案:
等焓线群
11.在进行干燥操作时，湿空气不可作为干燥介质。
答案:
饱和（或φ=1）
12.表示单位质量绝干部空气中所含空气及水气的总容积称为湿空气的。
答案:
比容
13.某物料含水量为0.5kg水.kg绝干料，当与一定状态的空气接触时，测出平衡水分为0.1kg水.kg绝干料，则此物料的自由水分为_____________。
答案:
0.4kg水.kg绝干料
14.表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度_________________。
答案:
最大或恒定、水分、热空气的湿球温度，上升或接近空气的温度
15.不饱和的空气在总不变的情况下，进行等湿冷却至饱和状态时的温度称为。
答案:
露点温度
16.当干燥一种易碎的物料，可采用_______________干燥器。
答案:
厢式
17.在进行干燥操作时，湿空气不可作为干燥介质。
答案:
饱和空气
18.表示单位质量绝干部空气中所含空气及水气的总容积称为湿空气的。
答案:
湿度
19.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）
答案:
不变、增加、减少
20.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______________。
答案:
t＞tw＞td＞
二、选择题
1.关于湿空气的焓湿图，下列叙述正确的是（）
A：
焓湿图中两坐标轴的夹角是90°。
B：
湿空气的焓湿图由4种线群组成。
C：
焓湿图中所有等焓线均与水平辅助轴成45°角。
D：
焓湿图中的等温线是一系列斜率相同的平行线。
答案:
C
2.对于不饱和湿空气，下列关系中正确的是（）
A：
t=tw=ts=tdB：
t﹥tw﹥ts﹥td
C：
t﹤tw﹤ts﹤tdD：
t﹥tw=ts﹥td
答案:
D
3.恒速干燥阶段，物料的表面温度等于空气的（）
A.干球温度；B.湿球温度；C.露点
答案:
B
4.影响恒速干燥速率的主要因素是（）。
A.物料的性质；B.物料的含水量；C.空气的状态
答案:
C
5.不饱和空气在总压不变的情况下经等湿冷却过程达到饱和的过程称为（）
A：
干球温度B湿球温度C：
绝热饱和温度D：
露点温度答案:
D
6.当干燥液状和浆状物料时，可选用（）干燥器。
A.喷雾；B.气流；C.转简
答案:
7.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（）干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。
A.等于；B.小于；C.大于
答案:
C
8.物料的自由水分即为物料的非结合水分。
（）
A.对；B.不对；C.不全对
答案:
C
9.湿空气在预热过程中不变化的参数是（）
A.焓;B.相对湿度;
C.露点温度;D.湿球温度。
答案:
C
10.当湿度和温度相同时，相对湿度与总压的关系是：
（）。
A.成正比；B.成反比；
C.无关；D.φ与P成正比。
答案:
A
11.湿空气经预热后，空气的焓增大，而（）。
A.H，φ都升高；B.H不变φ降低；C.H，φ都降低
答案:
C
12.作为干燥介质的热空气，一般应是（）的空气。
A.饱和；B.不饱和；C.过饱和
答案:
B
13.干燥是（）过程。
A.传质；B.传热；C.传热和传质
答案:
C
14.当空气的t=tW=td时，说明空气的相对湿度φ（）。
A.=100%；B.＞100%；C.＜100%
答案:
A
15.作为干燥介质的热空气，一般应是（）的空气。
A.饱和；B.不饱和；C.过饱和
答案:
B
16.空气温度为ｔ，湿度为H，相对湿度为φ的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为ｔ，湿度为H，相对湿度为φ，则（）
A.H＞HB.φ＞φ
C.H＜HD.φ＜φ
答案:
B
17.已知湿空气的下列哪两个参数，利用H－Ｉ图可以查得其他未知参数（）。
A.（t,t）;B.（t,H）;
C.（p,H）;D.（I,t）。
答案:
A
18.同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈厚，则临界含水量（）。
A.愈低；B.愈高；C.不变；D.不一定。
答案:
B
19.在下列哪些线上露点温度相等（）
A.等相对湿度线B.等热焓线
C.等湿度线D.绝热冷却线
答案:
C
20.有关降速干燥阶段物料内水分扩散机理的毛细管理论认为：
当水分蒸发时水和固体之间由于（）。
A.浓度差推动力；B.表面张力；C.摩擦力；
D.重力，而产生了毛细管力，这种毛细管力是水分由细孔移到固体表面的推动力。
答案:
B
三、判断题
1.（）固体物料与一定的湿空气接触进行干燥时，可获得绝干物料。
答案：
×
2.（）湿球温度计中的湿纱布的水温恒定时，此温度即为湿空气的湿球温度。
答案：
√
3.（）等速干燥阶段又称表面汽化控制阶段。
答案：
√
4.（）降速干燥阶段又称内部扩散控制阶段。
答案√
5.（）等焓干燥过程又称绝热干燥过程，。
答案：
√
6.（）附着水分可以通过干燥操作被除去。
答案：
√
7.（）表示湿空气吸湿能力大小的物理量是相对湿度。
答案：
√
8.（）影响降速干燥速率的主要因素是物料的性质，形状。
答案√
9.（）恒速干燥阶段，所除去的水分为结合水分。
答案×
10.（）工程上采用中间加热干燥流程，好处可以降低干燥中的干燥温度。
答案√
11.（）在干燥过程中，当物料中水分表面汽化速率大于内部扩散速率时，干燥即进入等速干燥阶段。
答案×
12.（）厢式干燥器的传热方式是热传导。
答案×
13.（）降速干燥阶段又称内部扩散控制阶段。
答案√
14.（）对于饱和湿空气，其露点，湿球温度和干球温度都相等.
答案√
15.（）相对湿度φ值大小可以反映空气的吸水汽的能力。
若φ值大时，表示此空气吸水汽的能力强。
答案：
×
16.（）湿空气的湿球温度就是其真实温度。
答案：
×
17.（）可以根据湿空气的露点和湿含量来确定湿空气的状态。
答案×
18.（）在湿空气的T～H图中，湿空气的绝热冷却线即为等焓线。
答案√
19.（）物料中的自由水分包括物料中的吸附水分和藏于粗毛细管内的水分。
答案√
20.（）对于空气一水蒸汽系统，当空气的流速较高时，空气的湿球温度近似等于其绝热饱和温度。
答案√
四、简答题
1.固体物料常用的去湿方法有哪些？
答案：
机械去湿，物理化学去湿，加热去湿等方法。
2.干燥过程按热量供给方式是怎么分类的？
答案：
主要分为传导干燥，对流干燥，辐射干燥，介电加热干燥。
3.评价干燥器的主要指标是什么？
（1）适应性大，能满足干燥产品的质量要求。
（2）设备生产强度高，生产强度可用单位时间，单位设备容积内除去的水分量来表示。
（3）热效率高。
（4）设备系统的流体阻力小，以节约流体输送的能耗。
（5）本体结构和附属设备比较简单，投资费用低
（6）操作控制方便。
4.按湿物料在干燥器中的运动特点，干燥器可分为哪几类？
答案：
相对静止式干燥器，搅动式干燥器，喷雾式干燥器。
5.有人说：
“自由水分即为物料的非结合水分”。
这句话对吗？
请简要说明原因？
答案：
不全对。
因为物料的自由水分包括非结合水分和能除去的结合水分。
6.按气流运动方式分类，干燥器可分为哪几类？
答案：
并流干燥，逆流干燥，错流干燥。
7.工业中常用的干燥器有哪些？
答案：
厢式干燥器，直接式回转圆筒干燥器，气流干燥器、沸腾床干燥器、喷雾干燥器、滚筒式干燥器、红外线辐射器。
8.要提高恒速干燥阶段的干燥速率，可采取哪些措施？
答案：
（1）提高热空气进干燥器的温度和降低其湿度；
（2）提高热空气通过物料的流速
（3）改变热汽空气与物料的接触方式（如将物料充分分散在气流中，增大气、固两相接触表面，或气流垂直通过比平行通过物料层效果好）。
9.测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？
简要说明理由？
答案：
无影响。
若水温等于空气温度时，则由于湿纱布表面的水分汽化而使其水温下降、若水温高也会降温（一方面供给水分汽化需要的热量，一方面散热至空气中）、若水温低、则水分汽化需要的热量就会从空气中吸热。
最终都会达到湿、热平衡（即所测的温球温度）。
10.在干燥操作中应如何强化干燥过程？
答案：
强化干燥过程要依据干燥的不同阶段而采取不同的措施。
在等速干燥阶段：
要使干燥速率提高，其措施：
增大热空气的温度、降低其湿度；增大热空气的流速；改变其接触方式（如垂直流过物料层效果比平行好，若将物料充分分散于气流中更好）在降速干燥阶段：
主要改变物料的尺寸（变小）、厚度（减薄）或将物料充分分散于气流中增大其气、固两相的接触面积或加强搅拌等措施来提高干燥速率。
11.请问在干燥过程中应如何提高干燥器的热效率？
答案：
可充分利用干燥器排出的废气的热量。
如采用废气作加热冷空气和冷物料，也可对湿物料进行预干燥等；另外减小干燥系统的散热损失等。
12.用湿空气干燥某湿物料，该物料中含水量为50％（干基），已知其临界含水量为120%（干基）。
有人建议提高空气温度来加速干燥，这个建议对?
为什么?
答案由干燥U～Ｘ图可知该制品处于降速干燥阶段。
降速干燥速率主要取决于材料内部自由迁移的速率。
而与外界湿空气风速、压力等因素关系不大，只有升高空气温度才能提高物料本身温度从而加速内部水分向表面迁移的速率。
所以说他的建议是可取的。
13.什么是空气的湿球温度，应如何测定?
答案：
湿球温度——在迅速流动的不饱和空气流中，在绝热热情况下，水或湿纱布（湿物料）达到稳定状态的温度。
在湿球温度时，气相向液相的传热速率与液相向气相传质时带走的潜热速率达到平衡，此时液相（水）的温度不再变化。
温度计的感温泡用湿沙布包裹，并始终保持表面湿润，这样温度计测得温度为湿球温度。
14.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？
答案：
不行。
因物料即使干燥至极限时还含有水分，此水分即为平衡水分。
在一定干燥条件下此水分是不能除去的。
15.干燥器在选用时的主要指标是什么？
答案：
（1）主要指标是物料和产品的特点。
（2）与生产过程有关的条件
（3）干燥器的操作性能和经济指标。
16.按操作方式分，干燥过程可分为哪几类？
答案：
连续干燥和间歇干燥。
17.按操作压强分类，干燥过程可分为哪几类？
答案：
常压干燥和真空干燥。
18.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？
答案：
物料中的非结合水分指附着水分和粗毛细管内的水分。
此水分在干燥过程能除去。
19.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？
答案：
因物料中水分汽化需要热量，此热量由空气供给，而汽化的水汽又要靠空气带走（破坏其平衡状态），使干燥能稳定连续地进行。
故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用，故称湿空气是载热体又是载湿体。
20.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。
答案：
（1）若在等速干燥阶段达不到要求：
可适当提高热空气的温度或降低其湿度，或加大气流速度等措施来强化干燥过程，使物料含水量达到要求。
（2）若在降速干燥阶段，则应想法改变气、固两相接触方式如加强物料层搅拌或改变物料的大小（减箔、变小）等来达到。
当然延长干燥时间也是解决方法之一，但这不是好方法，因这样做会使产量减小。
六、计算题
1.在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000kg，经干燥后物料的含水量由40％减至5％（均为湿基），以热空气为干燥介质，初始湿度H1为0.009kｇ水.kg-1绝干气，离开干燥器时湿度H2为0.039kg水.kg-1绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求：
（1）水分蒸发量W（kg水.h-1）；
（2）空气消耗量L（kg绝干气.h-1）；原湿空气消耗量L（kg原空气.h-1）；（3）干燥产品量G2（kg.h-1）。
答案：
（1）水分蒸发量Ｗ
ｘ1＝ｗ1/（1－ｗ1）＝0.40/（1－0.40）
＝0.667kg水.kg-1绝干料
ｘ2＝ｗ2/（1－ｗ2）
＝0.05/（1－0.05）＝0.053kg水.kg-1绝干料
GC＝G1（1－ｗ1）＝1000（1－0.40）
＝600kg绝干料.h-1
∴Ｗ＝GC（ｘ1－ｘ2）＝600×（0.667－0.053）
＝368.4kg水.h-1
（2）L＝W/（H2－H1）＝368.4/（0.039－0.009）
＝12280kg绝干气.h-1
L0＝L（1＋H1）＝12280（1＋0.009）
＝12390.5kg原空气.h-1
（3）G2＝G1－W
＝1000－368.4＝631.6kg.h-1
2.某食品厂物料的干燥流程如下图示。
试求：
（1）产量为多少kg.h-1?
（2）空气预热器消耗的热量为多少kw？
（3）风机抽送的湿空气量为多少m3.h-1?
注：
图中代号单位：
W—湿基含水量；I—kJ.kg-1干空气,H—kg水汽.kg-1干空气,vH2—m3.kg-1干空气
答案：
（1）产量G2：
G2=G1-W=2000-2000（0.1-0.02）/（1-0.02）
=2000-163.3=1837kg.h-1
（2）预热器消耗的热量QD：
QD=L（I1-I0）＋Q’=W（I1-I0）/（H2-H1）＋Q’
=163.3（108-45）/（0.025-0.01）＋18800
=7.047×105kJ.h-1=195.7kw
（3）风机抽送的风VH2：
VH2=LvH2=W.vH2/（H2-H1）
=163.3×0.93/（0.025-0.01）
=1.013×104m3.h-1
3.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=
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=,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
4.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=
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）
5.将温度为92℃，湿度为0.09kg水汽.kg干空气的湿空气1000m在
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
6.某小组在干燥实验中测得：
湿纸板G=50g,G=48g,干燥时间△τ～=2′.10″。
已知纸板的绝干量G=30g，尺寸：
150×100×7mm。
试求其对应的干燥速率和平均干基含水量为多少？
答案：
X-=（X＋X）/2
X=（G-G）/G=（50-30）/30=0.6667kg水.kg绝干料
X=（G-G）/G=（48-30）/30=0.6kg水.kg绝干料
∴X-=（0.6667＋0.6）/2=0.6334kg水.kg绝干料
干燥速率U：
U=△W/A△τ
A=2（0.15×0.1＋0.15×0.007＋0.1×0.007）=0.0335m
∴U=（50-48）/（10×0.0335×130）=4.592×10kg.m.s
7.采用常压干燥器干燥湿物料。
每小时处理湿物料1000kg，干燥操作使物料的湿基含量由40％减至5％，干燥介质是湿空气，初温为20℃，湿度H0＝0.009kg水.kg-1绝干空气，经预热器加热至120℃后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40℃，若在干燥器中空气状态沿等Ｉ线变化。
试求：
（1）水分蒸发量Wkg.s-1；
（2）绝干空气消耗量Lkg绝干气.s-1；（3）干燥收率为95％时产品量kg.s-1；（4）如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为多少m3.s-1?
答案：
（1）W＝GC（ｘ1－ｘ2）
ｘ1＝0.4/（1－0.4）＝0.667
ｘ2＝0.05/（1－0.05）＝0.0526
GC＝1000（1－0.4）＝600kg绝干料.h-1
∴W＝600（0.667－0.0526）
＝368.64kg.h-1＝0.1024kg.s-1
（2）L＝W（H2－H1）
H1＝H0＝0.009kg水.kg-1绝干气
ｔ1＝120℃，ｔ2＝20℃
H2未知，可通过Ｉ1＝Ｉ2求算
Ｉ1＝（1.01+1.88H1）ｔ1+2490H1
＝1.01ｔ1+（1.88ｔ1+2490）H1
Ｉ2＝（1.01+1.88H2）ｔ2+2490H2
＝1.01ｔ2+（1.88ｔ2+2490）H2
∴H2＝0.041kg水.kg-1绝干气
∴L＝0.1024/（0.041-0.009）
＝3.1974kg绝干气.s-1
（3）G2＝0.95G2
∴G2＝0.95×GC（1＋ｘ2）
＝0.167kg.s-1
（4）Ｖ＝L.ｖH
＝3.1974[（0.773+1.244H0）（ｔ0+273）/273]
＝3.1974[（0.773+1.244×0.009）×（20+273）/273]
＝2.69m3.s-1
8.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
9.湿度为0.02的湿空气在预热器中加热到120℃后通入绝热常压（总压P＝760mmHg）干燥器，离开干燥器时空气的温度为49℃。
求离开干燥器时空气的露点温度ｔ。
水的饱和蒸汽压数据如下：
温度ｔ，℃30354045505560
蒸汽压P，mmHg31.842.1855.378.992.5118.0149.4
答案:
Ｉ1=（1.01+1.88×0.02）×120+2490×0.02=
绝热干燥器中Ｉ1＝Ｉ2
175.5=（1.01+1.88H2）×49+2490H2→H2=0.0488
PS,td＝H2P/（0.622+H2）
＝0.0488×760/（0.622+0.0488）=55.3mmHg
由水蒸汽表ｔd=40℃
10.在总压为760mmHｇ的N和CHO（丙酮）体系中，已知丙酮的露点为15℃相对湿度为0.4，求出体系的温度为多少?
丙酮的阿妥因常数A＝7.11212，B＝1204.67C＝223.5，阿妥因公式lgP=A－B/（ｔ＋C），P--mmHg，ｔ--℃
答案:
由露点温度ｔd＝15℃，得：
ｌ
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