化工原理 干燥習(xí)題.doc

_1. 在101.325kPa下，不飽和濕空氣的溫度為40，相對濕度為60%，若加熱至80，則空氣的下列狀態(tài)參數(shù)如何變化？濕度H_，相對濕度j_，濕球溫度tw_，露點td_，焓I_。（變大，變小，不變）2. 依據(jù)干燥速率曲線，干燥過程可分為兩個階段，即_階段和_階段。兩個干燥階段之間的交點C處的含水量稱為_。 3. 當(dāng)干燥所用空氣的相對濕度增加時，干燥終點處物料的平衡含水量會相應(yīng)_。（增加，減少，不變）6已知常壓下某濕空氣的溫度為20C，水蒸氣的飽和蒸氣壓為2.3346kPa，濕度為0.014673kg/kg絕干氣，試求：（1）濕空氣的相對濕度j=_，_作為干燥介質(zhì)用。7當(dāng)濕空氣的溫度一定時，若濕度越高測得的濕球溫度也_；若空氣為水氣所飽和，測得的濕球溫度就是_的溫度。1. 濕球溫度（tW）是濕空氣 和 的函數(shù)，而絕熱飽和溫度tas是濕空氣 和 的函數(shù)；對湍流狀態(tài)下的水蒸氣-空氣系統(tǒng)，tW和tas的大小關(guān)系為 。2. 典型的干燥曲線可明顯分為 和 兩個階段，兩個階段之間的交點稱為 。2已知濕空氣如下的哪兩個參數(shù)，可利用H-I圖查得其它未知參數(shù)。( ) A：H，p B：t，td C：tw，I D：tas，I二、選擇（10分）、對于易溶氣體，H值_，KG_ kG 。( ) A很大， C很小， D很大，、已知濕空氣如下的哪兩個參數(shù)、可利用HI圖查得其它未知參數(shù)。( ) AH，P Bt，td Ctw，I Dtas，I三、問答題1、干燥實驗中，哪些干燥條件應(yīng)恒定不變？在此條件下進行長時間干燥，最終能否得到絕干物料？2、 結(jié)合水與平衡水分有何區(qū)別和聯(lián)系？答：平衡水分是空氣狀態(tài)和物料特性的函數(shù)，對一定的物料，平衡水分隨空氣狀態(tài)而變化。平衡水分是在一定空氣狀態(tài)下不能被干燥除去的水分，是干燥的極限。結(jié)合水只與物料的特性有關(guān)，而與空氣的狀態(tài)無關(guān)。結(jié)合水是能與飽和濕空氣平衡的濕物料所含水分的最低值，濕物料的含水量低于此值便會從飽和濕空氣中吸收水分。一般地，結(jié)合水的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平衡水分，其不能被一定狀態(tài)的空氣干燥除去。3、 如何區(qū)別平衡水分和自由水分？ （5分）4、請示意性的畫出濕空氣的濕焓圖，對于任意空氣狀態(tài)指出它的狀態(tài)點：水氣分壓p，濕度H；焓I；露點td；濕球溫度tW；相對濕度。水氣分壓p，濕度H；焓I；露點td；濕球溫度tW；相對濕度畫出圖（2分）并指出上述六個參數(shù)。（4分）5、濕球溫度6、如何進行恒定干燥操作三、請回答下列問題（10分）、（分）某種濕物料在常壓氣流干燥器中進行干燥，濕物料的流量為1kg/s，初始濕基含水量為3.5%，干燥產(chǎn)品的濕基含水量為0.5%?？諝獾臓顩r為：初始溫度為25，濕度為0.005kg水分/kg干空氣，經(jīng)預(yù)熱后進干燥器的溫度為140，若離開干燥器的溫度選定為60，試計算需要的空氣消耗量及預(yù)熱器的傳熱速率。假設(shè)空氣在干燥器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程，I=（1.01+1.88H）t+2490H。一、 （20分）采用常壓干燥器干燥物料，每小時處理2000kg，干燥操作使物料的濕基含量由40%減至5%，干燥介質(zhì)是濕空氣，初溫為20C，濕度H0=0.009kg水/kg絕干空氣，經(jīng)預(yù)熱器加熱至120C后進入干燥器中，離開干燥器時廢氣溫度為40C，若在干燥器中空氣狀態(tài)沿等焓線變化。已知濕空氣焓的計算式為I=(1.01+1.88H)t+2490H，試求：（1） 水分蒸發(fā)量W(kg/s)；（2） 絕干空氣消耗量L(kg絕干空氣/s)；（3） 干燥收率為95% 時的產(chǎn)品量；（4） 如鼓風(fēng)機裝在新鮮空氣入口處，風(fēng)機的風(fēng)量應(yīng)為多少m3/s。六、（共20分）解：（1）水分蒸發(fā)量 （4分） （2）絕干空氣消耗量 其中 H1=H0=0.009 kg水/kg絕干氣 求H2： 因 I1 = I2 解得 H2 = 0.041 kg水/kg絕干空氣 則 （6分） （3） 或 又 干燥收率的定義為 所以 （6分） （4）， 時空氣的濕比容為 體積流量 (4分)在常壓連續(xù)理想干燥器中，用風(fēng)機把空氣送至預(yù)熱器，經(jīng)120飽和蒸汽加熱后進入干燥器以干燥某種濕物料，已知空氣狀況為：進預(yù)熱器前濕空氣中水氣分壓P0 = 1.175Kpa，溫度為15，進干燥器前溫度為90，出干燥器后溫度為50，物料狀況為：進干燥器前X1 = 0.15Kg水/Kg絕干料，出干燥器后X2 = 0.01Kg水/Kg絕干料，干燥器生產(chǎn)能力為250Kg/h（按干燥器出口產(chǎn)品計），預(yù)熱器總傳熱系數(shù)為50 w/(m2)。求：1 絕干空氣消耗量； 2 風(fēng)機送風(fēng)量； 3 預(yù)熱器傳熱面積。注：H = 0.622 P0 /(P- P0); H=(1/29+H0/18)22.4(t0+273)/273; IH=(1.01+1.88H)t+2490H1 絕干物料流量： （1分）水蒸發(fā)量： （1分）進預(yù)熱器前：（2分） （2分）進干燥器前： （2分）出干燥器后：即 得 （2分）絕干空氣耗量： （2分）2 風(fēng)機送風(fēng)量： （3分）3 預(yù)熱器傳熱面積： （2分） （3分）用熱空氣干燥某種濕物料，要求干燥產(chǎn)品為0.1kg/s，進干燥器時濕物料溫度為15，含水量13%（濕基），出干燥器的產(chǎn)品溫度為40，含水量1%（濕基）。原始空氣的溫度為15，濕度為0.0073kg/kg，在預(yù)熱器采用200kPa（絕壓）的飽和蒸汽加熱至100進入干燥器，出干燥器的廢氣溫度為50，濕度為0.0235kg/kg。求:1. 水分蒸發(fā)量W及絕干空氣消耗量L。2. 單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗熱量Qp。3. 蒸汽消耗量D。注：200kPa（絕壓）飽和蒸汽的汽化焓=2205（kJ/kg）; I1-I0=(1.01+1.88H0)(t1- t0)五（20分）4 物料進干燥器時干基含水量： （1分）物料出干燥器時干基含水量： （1分）絕干物料流量： （2分）水分蒸發(fā)量：（4分）絕干空氣消耗量： （4分）5 單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗熱量： （5分）3蒸汽消耗量： （3分）五、（20分）在常壓絕熱干燥器中將1500濕物料從原始含水量18%降至1.5%(均為濕基)。、絕干氣的空氣在預(yù)熱器中升溫至90后進入干燥器，離開干燥器空氣的溫度為50。試求：（1） 完成上述干燥任務(wù)所需要的空氣量；（2） 預(yù)熱器中加熱蒸汽的消耗量（蒸汽的相變熱為2205，忽略預(yù)熱器熱損失）；（3） 干燥系統(tǒng)的熱效率；（4） 通過恒定條件下的干燥實驗測得，物料的臨界含水量絕干料，平衡含水量絕干料；已知干燥面積為48，恒速階段的干燥速率，假定降速階段干燥速率與自由含水量呈直線關(guān)系，則所需干燥時間為若干。解：（1）所需空氣量（1）由焓的衡算求得。對于絕熱干燥過程，空氣進出干燥器的焓值相等，即解得：絕干氣將有關(guān)數(shù)值代入式（1），得到絕干氣新鮮氣（2）預(yù)熱器中加熱蒸汽的消耗量加熱蒸汽消耗量為（3）干燥系統(tǒng)的熱效率對于絕熱干燥過程，可用兩種方法計算或 (4) 干燥時間溫度為20C、濕度為0.01kg/kg絕干氣的常壓新鮮空氣，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至120C后用于干燥某濕物料?？諝怆x開干燥器的溫度為60C、濕度為0.05kg/kg絕干氣，濕物料進出干燥器的溫度分別為30C、50C，濕基含水量分別為20%、5%，干燥產(chǎn)品流量為60kg/h，濕物料的平均比熱容為2.134kJ/(kg濕物料.C)，忽略干燥系統(tǒng)的熱損失。試求：( 注： )(1）新鮮空氣的耗量；（2）干燥系統(tǒng)的熱效率。六、答：（1） 所以 （2） 干燥的水分量總干燥的熱量：干燥系統(tǒng)熱效率為七、計算題。（10分）以空氣為干燥介質(zhì)干燥某種濕物料，新鮮空氣用量為2100 Kg新鮮空氣/h，溫度為20，濕度為0.012 Kg水/Kg干氣。空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱至60后進入干燥器，離開時的溫度為40。濕物料處理量為400 Kg/h，溫度由20升到35，含水量由10%干燥至0.5%（均為濕基），濕物料的平均比熱容Cm為3.2 KJ/(Kg絕干料.)。干燥器的熱損失速率QL為1.2 KW。若干燥過程可視為等焓過程。試求：（1）水分的蒸發(fā)量，Kg/h。（2）空氣離開干燥器的濕度。（3）干燥器的熱效率。一、 （20分）在常壓間歇操作的廂式干燥器內(nèi)干燥某種濕物料。每批操作處理濕基含水量為15%的濕物料500kg，物料提供的總干燥面積為40m2。經(jīng)歷4h后干燥產(chǎn)品中的含水量可達到要求。操作屬于恒定干燥過程。由實驗測得物料的臨界含水量及平衡含水量分別為0.11kg水/kg絕干料及0.002kg水/kg絕干料。臨界點的干燥速率為1kg水/(m2h)，降速階段干燥速率為直線。每批操作裝卸物料時間為10min，求此干燥器的生產(chǎn)能力，以每晝夜（24h）獲得的干燥產(chǎn)品質(zhì)量計。一、 （20分）解 由題意可知，每批操作處理濕基含水量為15%，即在恒速干燥階段全部需要時間 （1）(10分)由此可知干燥過程還需經(jīng)歷降速干燥階段其降速干燥階段用的時間 （2）其中，且 （3）做物料衡算得 （4）每晝夜獲得干燥產(chǎn)品質(zhì)量 （5）聯(lián)立(1)(2)(3)(4)(5)解得 （10分）六、計算題。（10分）今有一干燥器，濕物料處理量為800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%減至4%（均為濕基）。干燥介質(zhì)為空氣，初溫15，相對濕度為50%（濕度為H=0.005kg水/kg絕干空氣），經(jīng)預(yù)熱器加熱至120進入干燥器，出干燥器時降溫至45，相對濕度為80%（濕度為H2=0.052kg水/kg絕干空氣）。試求：（a）水分蒸發(fā)量W；（5分） （b）空氣消耗量L、單位空氣消耗量；（5分）六、（10分）解：（a）（5分）水分蒸發(fā)量W已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，則 Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/h （1分） （1分） （1分） W=Gc（X1-X2）=560（0.429-0.042）=216.7kg水/h （2分）（b）（5分）空氣消耗量L、單位空氣消耗量空氣通過預(yù)熱器濕度不變，即H0=H1。 （1分） kg絕干空氣/h （2分） kg干空氣/kg水 （2分）1. (20分）有一連續(xù)干燥器在常壓下操作，生產(chǎn)能力為1000 kg/h (以干燥產(chǎn)品計）。物料水分由12%降至3%（均為濕基），空氣的初溫為25，濕度為0.01 kg水/kg干空氣，經(jīng)預(yù)熱器后升溫至70，干燥器出口廢氣的干球溫度為45。 設(shè)空氣在干燥器進出口處焓值相等。試求：（1）在H-I圖上表示空氣的狀態(tài)變化過程；（2）初始狀態(tài)下的空氣用量為多少m3/s？（I=（1.01+1.88H)t+2500 H，）3（20分）解：（1）（10分）干燥系統(tǒng)示意圖見附圖1。在H-I圖上的空氣狀態(tài)變化見附圖2.附圖1 干燥系統(tǒng)示意圖附圖2 空氣狀態(tài)變化圖 （10分）（2）（10分）求空氣用量蒸發(fā)水分量 因水分在干燥器進出口處焓值相等，所以I1=I2，即（1.01+1.88H1)t2+2500 H1=(1.01+1.88H2) t2+2500 H2因H1=H0=0.01 kg/kg, t1=70, t2=45, 故有（1.01+1.880.01) 70+25000.01=(1.01+1.88H2) 45+2500H2解得H2=0.107 kg/kg干空氣用量L=W/(H2-H1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h （5分）方法1：濕空氣質(zhì)量流量L=L(1+H1)=1054.6(1+0.01)=1065.1 kg/h濕空氣的平均分子量M=1.01/(1/29+0.01/18)=28.8初始狀態(tài)下的濕空氣的體積流量（5分）方法2：空氣的濕比容 六、（20分，08考研）如附圖所示，某干燥器的操作壓強為80kPa（絕壓），出口氣體的溫度t2為59，相對濕度2為72%。為保證干燥產(chǎn)品的質(zhì)量，空氣進入干燥器的溫度不得高于92，故將部分出口氣體送回干燥器入口與新鮮空氣混合，混合后氣體相對濕度m為11%。已知新鮮空氣的質(zhì)量流量為0.49kg/s，溫度t0為18，濕度H0為0.005kg水/kg絕干空氣。試求：（1）空氣的循環(huán)量LR；（2）新鮮空氣預(yù)熱后的溫度t1；（3）預(yù)熱器需提供的熱量QP。（水的飽和蒸氣壓：59時為19.013kPa，92時為75.598kPa）六、（20分，05考研）某并流式干燥器的操作壓力為101kPa，濕物料流量為1200kg/h，濕基含水量為15%，要求干燥產(chǎn)品的濕基含水量不超過0.5%。以溫度為20、濕度為 0.0723kg水/Kg絕干氣的新鮮濕空氣為干燥介質(zhì)，在預(yù)熱器中預(yù)熱至90后送入干燥器，濕空氣離開干燥器的溫度仍為90，濕度為0.239 kg水/kg絕干氣。單位干燥面積絕干物料量Gc/S= 20kg絕干料/m2，物料所含水分性質(zhì)如圖1所示，干燥速率曲線如圖2所示。水在20、90時的飽和蒸汽壓分別為2.34kPa和70.09kPa。試求：(1) 新鮮濕空氣消耗量；（2）預(yù)熱器提供的熱量（忽略預(yù)熱器的熱損失）；(3) 在H-I圖上作出干燥過程濕空氣的狀態(tài)變化示意圖；(4) 計算干燥過程所需的時間。 六、（20分，06考研）在常壓絕熱干燥器中將1500濕物料從原始含水量18%降至1.5%(均為濕基)。、絕干氣的空氣在預(yù)熱器中升溫至90后進入干燥器，離開干燥器空氣的溫度為50。試求： (1)完成上述干燥任務(wù)所需要的空氣量；（2）預(yù)熱器中加熱蒸汽的消耗量（蒸汽的相變熱為2205，忽略預(yù)熱器熱損失）；（3）干