化工原理(干燥部分)習題與解題指導

1、第八章干燥【例題與解題指導】【例5-1】某常壓空氣的溫度為30C、濕度為00256kg/kg絕干氣，試求：(1)相對濕度、水汽分壓、比容、比熱容及焓；(2)若將上述空氣在常壓下加熱到50C,再求上述各性質(zhì)參數(shù)。解：(1)30C時的性質(zhì)相對濕度由手冊查得30C時水的飽和蒸汽壓p=42464kPa。用式5-5求相對濕度，即_0.622=4.2464p將數(shù)據(jù)帶入101.3-4.2464p解得=94.30%水汽分壓p-0.5430h4.M4-=4.004kFa比容由式5-6求比容，即-.6+犯1一gH)匯孫;*=(226.6+461.gx0.025d)430込=0.8926m3濕空氣/kg絕干氣比熱容

2、由式5-7a求比熱容，即焓用式5-8b求濕空氣的焓，即r=(1.01+l.SSjX+2490Hr=(1.01+I.ss0.0)x30i-2490汕.衛(wèi)貴=95.49(2)50C時的性質(zhì)參數(shù)相對濕度查出50C時水蒸汽的飽和蒸汽壓為12340kPa。當空氣被加熱時,濕度并沒有變化，若總壓恒定，則水汽的分壓也將不變，故(D=K100%=上竺幻叩啊=32.ms刊12.34水汽分壓因空氣濕度沒變，故水汽分壓仍為4.004kPa。比容因常壓下濕空氣可視為理想氣體，故50C時的比容為Vr,-0.3926=0.9J5、口亠心十m3濕空氣/kg絕干氣比熱容由式5-7知濕空氣的比熱容只是濕度的函數(shù)，因此，濕空氣被

3、加熱后，其比熱容不變，為1058kJ/（kg絕干氣C）。焙“Q.D1+1翻泌葩光）+2頓50256=11.7kJ/kg絕干氣由上計算可看出，濕空氣被加熱后雖然濕度沒有變化，但相對濕度降低了，所以在干燥操作中，總是先將空氣加熱后再送入干燥器內(nèi)，目的是降低相對濕度以提高吸濕能力?！纠?-2】常壓下濕空氣的溫度為30C、濕度為0.0256kg/kg絕干氣，試求該濕空氣的露點厶、絕熱飽和溫度t和濕球溫度t。dasw解：露點tddCI.血丹耳彳-丹竊將濕空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度為露點，由式5-16可求出露點溫度下的飽和蒸汽壓0.025S=解得戸島=4004kPa查出該飽和蒸汽所對應的溫度為28.7

4、C,此溫度即為露點。絕熱飽和溫度怙由式5-14計算絕熱飽和溫度，即由于H是咕的函數(shù)，故用上式計算瞎時需試差。其計算步驟as為設咯=29.2FC用式5-3求怙溫度下的飽和濕度H，即as_0血2血P-Pz查出29.21C時水的飽和蒸汽壓為4054Pa,汽化潛熱為0.622x40541.013105-54242548kJ/kg,故=0.02593,亠一kg/kg絕干氣用式5-7a求，即Hc=1.01+1.SSH=1.01+1.SSX0.0256=1.05SkJ/(kg.C)用式5-14核算。24?54RC故假設忌=2921C可以接受。濕球溫度tw用式5-12計算濕球溫度，即w與計算t一樣，用試差法計

5、算t，計算步驟如下:asw假設t=29.21Cw對空氣水系統(tǒng)，2f*毎1.09。査出29.21C水的汽化熱出為2425.48kJ/kg。前面已算出29.21C時濕空氣的飽和濕度為0.02593kg/kg絕干氣用式5-12核算t，即w與假設的29.21C很接近，故假設正確。計算結(jié)果證明，對于水蒸汽空氣系統(tǒng)，怙=tw由上計算可看出，只要知道濕空氣的兩個相互獨立的參數(shù)，其它參數(shù)均可求出，但有時需要試差。【例5-3】試應用丹-圖確定(1)例5-1中30C及50C時濕空氣的相對濕度及焓;(2)例5-2中濕空氣的水汽分壓、露點乙、絕熱飽和溫度t和das濕球溫度t。W解：(1)如本例附圖(a)所示,=30C

6、的等t線和H=0.O256kg/kg絕干氣的等H線的交點A即為30C濕空氣的狀態(tài)點。由過點A的等申線可確定30C濕空氣的相對濕度為円=94%；由過點A的等I線可確定30C濕空氣的焓為I=95kJ/kg絕干氣。將30C的濕空氣加熱到50C,空氣的濕度并沒有變化，故t=50C的等t線和H=00256kg/kg絕干氣的等H線的交點B即為50C時濕空氣的狀態(tài)點。由過點B的等円線及等I線可確定50C時濕空氣的相對濕度為32%、焓為117kJ/kg絕干氣。(2)如本例附圖(b)所示，首先根據(jù)t=30C、H=0.0256kg/kg絕干氣確定濕空氣狀態(tài)點A。由A點的等H線與廠仲）線的交點B所在的蒸汽分壓線，可

7、確定水汽分壓為p=3800Pa。露點是等濕冷卻至飽和時的溫度，故由A點的等H線與回=100%線的交于點C所在的等t線，可確定濕空氣的露點td為285C。d絕熱飽和溫度是等焓冷卻至飽和時的溫度，故由過點A的等I線與國=100%線的交于點D所在的等t線，可確定絕熱飽和溫度t為as29C。查圖結(jié)果與計算結(jié)果比較可知，讀圖時有一定的誤差，但避免了計算時試差的麻煩。例5-4】已知物料干燥過燥時間的計算公式為：恒速階段T=1AUCG(X-X)1c程干降速階段lncKAX-X*x2總干燥時間T=T+T12試解釋上述公式中各參數(shù)的含義，并根據(jù)所給干燥速率曲線，找出對應參數(shù)，計算干燥時間。已知濕物料處理量100

8、kg,含水量由20%處理至5%(均為濕基),干燥器的干燥面積為4m2。解:A為干燥面積,G為干基物料質(zhì)量,U0為臨界干燥速率，X0為物料起始及臨界含水量，,X*為最終含水量及平衡含水量。匚為比例常數(shù)。上述公式適于連續(xù)干燥器的干燥時間計算。依題意，G=100X(1-0.2)=80kg,A=4m2X=Wl/(1-W1)=0.2/(1一02)=025X2=W2/(1-W2)=0.05/(1-0.05)=1/19由圖知，X0=0.2,X*=0.05,U0=1kg/m2.hK=1/(0.2-0.05)=20/3GT1=疋(Xx0)=80(0.25-0.2)/(4X1)=1hGlX-X*丫2=不ln=80

9、/(20/3X4)XIn(0.2-0.05)/(1/19-0.05)=3Xln57=12.12hT=T+T=13.12h12練習題飽和空氣在恒壓下冷卻，溫度由t降至t2,此時其相對濕度一，濕度，濕球溫度.露點_。濕球溫度是大量空氣與少量水長期接觸后的溫度，對空氣-水系統(tǒng)，當，=時，a/k為一常數(shù)，其值約為J.kg-iK-i,故可寫出t的計算式t=8Qww?？諝獾娘柡蜐穸菻s是濕空氣的如下參數(shù)的函數(shù)：（）A.總壓及干球溫度；B.總壓及濕球溫度；C.總壓及露點；D.濕球溫度及焓?？諝鉁囟葹閠d，濕度為Hd，相對濕度為申d的濕空氣，經(jīng)一間接蒸汽加熱的預熱器后，空氣的溫度為t,濕度為H,相對濕度為叫，

10、貝U1A.斗電B.%曙C.斗電D.和V曙回答下列諸問題（1）濕空氣的干球溫度、濕球溫度、露點在什么情況下相等，什么情況下不等?（2）濕空氣在進入干燥器前，往往進行預熱，這樣做有什么好處?若維持不飽和空氣的濕度H不變，提高空氣的干球溫度，則空氣的濕球溫度一，露點，相對濕度。（變大，變小，不變，不確定）已知濕空氣總壓為101.3kN.m-3,溫度為40匕相對濕度為50%，已查出40*時水的飽和蒸氣壓Ps為7375N.m-3，則此濕空氣的濕度H是kg水.kg-1絕干氣，其焓是kJ.kg-1絕干氣。在測量濕球溫度時，空氣速度需大于5m.s-1,這是為了。已知在t=50C、P=1atm時，空氣中水蒸汽分

11、壓Pw=55.3mmHg，貝V該空氣的濕含量H=;相對濕度Wk；（50C時，水的飽和蒸汽壓為92.51mmHg）在latm下，不飽和濕空氣的溫度為295K,相對溫度為60%，當加熱到273K時，該空氣下列狀態(tài)參數(shù)將如何變化?(升高,增加,降低,不變)濕度,相對濕度，濕球溫度，露點，焓。濕空氣經(jīng)預熱，相對濕度，對易龜裂物料，常采用方法來控制進干燥器的申值。干燥操作中，干燥介質(zhì)(不飽和濕空氣)經(jīng)預熱器后濕度，溫度一。當物料在恒定干燥條件下用空氣進行恒速對流干燥時，物料的表面溫度等于溫度。已知濕空氣的下列哪兩個參數(shù)，利用t-H圖或H-I圖，可以查得其他未知參數(shù)()。A.(tw,t);B.(td,H)

12、;C.(p,H);D.(I,tw)。在測量濕球溫度時，應注意空氣速度u()A.u1m.s-1;B.u5m.s-1;D.u越小越好。濕空氣在溫度308K和總壓1.52MPa下，已知其濕度H為0.0023kg水.kg-1絕干空氣，則其比容ue應為(單位均為m3.kg-1絕干空氣)()。A.0.0583;B.1.673;C.2.382;D.0.0224。干燥器進口的溫度計最小分度是0.1C，下面是同一溫度時的幾種記錄，哪一種是正確的()。A.75C;B.75.0C;C.75.014C;D.74.98C?？諝鉁囟葹閠d，濕度為Hd，相對濕度為和的濕空氣，經(jīng)一間接蒸汽加熱的預熱器后，空氣的溫度為t,濕度

13、為H,相對濕度為叫，則()A.斗電B.9d91C.HVHdD.和v曙對于一定干球溫度的空氣，當其相對濕度愈低時，其濕球溫度()A.愈高；B.愈低；C.不變；D.不一定，尚與其它因素有關(guān)。在濕球溫度t的計算式中，kn/a之比值：()。與空氣的速度變化無關(guān)；與空氣速度u的0.8次方成正比，即kn/au.8k/axuo.5；n不一定，與多種因素有關(guān)。試說明為什么在干燥過程中,濕空氣作為干燥介質(zhì)時,一般都經(jīng)過預熱才進入干燥器。簡要說明對流干燥過程是一傳熱過程，又是一傳質(zhì)過程。什么是濕空氣的絕熱飽和溫度和濕球溫度?兩者有何關(guān)系?；卮鹣铝兄T問題濕空氣的干球溫度、濕球溫度、露點在什么情況下相等，什么情況下不

14、等?濕空氣在進入干燥器前，往往進行預熱，這樣做有什么好處?答案CD1、不變，下降，下降，下降。2、水面被測氣流溫度不太高，流速5m.s-11.09tw=t-(rfw/1.09)(Hsfw-H)wfwsfw3、A4、5、1、對于飽和空氣t=t=Wtd對于不飽和空氣ttwtd2、先預熱，其t升高，H不變，而申降低使?jié)窨諝馓岣呶账菽芰α硗鈚升高，加快水份蒸發(fā)速率，提高干燥速率。6、上升，不變；下降7、H=0.0235kg水汽.kg-i絕干氣；Ie=100.68kJ.kg-i絕干氣8、減少輻射和熱傳導的影響，使測量結(jié)果較為精確。9、0.0488，0.59810、不變，降低，升高，不變，增加，不變11、下降，廢氣部分循環(huán)。12、不變，升高；該空氣的濕球溫度13、A14、C15、A，增加q=(0.772+1.244H)x(T/273)x1.013x105/P=(0.772+1.244x0.0023)x(308/273)x1.013/15=0.0583m3.kg-1絕干氣16、D17、B18、B19、A20、濕空氣預熱可提高載熱載濕的能力(H不變，t增加，申下降,傳熱傳質(zhì)推動力加大)。熱