《化工原理》-干燥-復習題

13_枯燥_復習題《化工原理》第十三章枯燥復習題及參考答案一、填空題枯燥進展的必要條件是物料外表所產生的水汽〔或其它蒸汽〕壓力 。***答案***大于枯燥介質中水汽〔或其它蒸汽〕的分壓。相對濕度φ值可以反映濕空氣吸取水汽力量的大小，當φ值大時，表示該濕空氣的吸取水汽的力量 ;當φ=0時。表示該空氣為 。***答案***??；絕干空氣枯燥速率曲線是在恒定枯燥條件下測定的，其恒定枯燥條件是指： 均恒定。***答案***枯燥介質〔熱空氣〕的溫度、濕度、速度以及與物料接觸的方式。在肯定溫度下，物料中結合水分和非結合水分的劃分是依據 而定的；平衡水分和自由水分是依據 而定的。***答案***物料的性質；物料的性質和接觸的空氣狀態(tài)在肯定空氣狀態(tài)下枯燥某物料，能用枯燥方法除去的水分為 ；首先除去的水分為 ；不能用枯燥方法除的水分為 。***答案***自由水分；非結合水分；平衡水分某物料含水量X=0.4kg水.kg-1絕干料，從該物料枯燥速率曲線可知：臨界含水量 X=0.25kg水.kg-1絕干料，平衡含水量X*=0.05kg水.kg-1絕干料，則物料的非結合水分為 ，結合水分為 ，自由水分為 ，可除去的結合水分為 。***答案***0.15、0.25、0.35、0.2〔單位皆為：kg.kg-1絕干料〕作為干燥介質的濕空氣，其預熱的目的 。***答案***降低相對濕度〔增大吸濕的力量〕和提高溫度〔增加其熱焓〕固體物料的枯燥，一般分為 兩個階段。**答案***恒速和降速在對流枯燥器中最常用的枯燥介質是 ，它既是 又是 。***答案***不飽和的熱空氣、載熱體、載濕體對于不飽和空氣，表示該空氣的三個溫度，即：干球溫度t，濕球溫度tw和露點td間的關系是 。***答案***t＞tw＞td在枯燥過程中，當物料中外表水分汽化速率 內部水分集中速率時，枯燥即進入恒速枯燥階段。***答案***小于1kg絕干空氣及 所具有的焓，稱為濕空氣的焓。***答案***其所帶的Hkg依據水分與物料的結合方式不同，其物料中的水分可分 。***答案***吸附水分、毛細管水分、溶脹水分濕空氣通過預熱器預熱后，其濕度 ，熱焓 ，相對濕度 。(增加、削減、不變)***答案***不變、增加、削減飽和空氣在恒壓下冷卻，溫度由ｔ1降至ｔ2，此時其相對濕度＿＿＿，濕度＿＿＿＿＿，濕球溫度＿＿＿＿＿，露點＿＿＿＿＿。***答案***不變，下降，下降，下降。恒定的枯燥條件是指空氣的＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿都不變。***答案***濕度、溫度、速度,與物料接觸的狀況測定空氣中的水汽分壓的試驗方法是測量＿＿＿＿＿＿＿.***答案***對于為水蒸汽所飽和的空氣,則其干球溫度ｔ,濕球溫度ｔw，絕熱飽和溫度ｔas,露點溫度ｔd的關系是ｔ＿＿ｔd＿ｔw＿＿ｔas。***答案***＝，＝，＝，＝。19.枯燥操作的必要條件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿枯燥過程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿相結合的過程。**答案*濕物料外表的水蒸汽分壓大于枯燥介質中的水蒸汽分壓 ;傳質過程與傳熱過程?！郒=0.0276-(1.09/2423.7)(50-30)=0.0186kg水.kg絕干氣20.在常壓及25℃下水份在某濕物料與空氣之間的平衡關系為：相對濕度φ=100％時,平衡含水量X*=0.02kg水.kg-1絕干料；相對濕度 φ=40％時,平衡含水量 X*=0.007?，F(xiàn)該物料含水量為0.23kg水.kg-1絕干料,令其與25℃,φ=40％的空氣接觸,則該物料的自由含水量為＿＿＿＿＿＿kg水.kg-1絕干料,結合水含量為＿＿＿＿＿＿kg水.kg-1絕干料,非結合水的含量為＿＿＿＿＿＿kg水.kg-1絕干料。***答案***自由含水量X-X*=0.23-0.007=0.223結合水量為X=0.02非結合水量X-X=0.23-0.02=0.21假設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＿＿＿，露點＿＿＿，相對濕度＿＿＿(變大,變小,不變,不確定)。***答案***↑，不變；↓；用相對濕度φ＝0.6的空氣枯燥含水量為0.43〔干基〕的濕木材。木材水份含量和空氣相對濕度的關系如下圖。則平衡水份＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；自由水份＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；非結合水份＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。并將有關水分數據標注在圖上。恒定條件下恒定枯燥傳質速率方程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；恒定條件下恒速枯燥傳熱速率方程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。***答案***U＝－GcｄX/〔Aｄθ〕=KX〔HW-H〕,Q=αA〔t-tW)25.濕空氣在293K和總壓101.3kN.m-2下，濕度為0.0438kg水.kg-1絕干氣，則100m3該空氣中含有的絕干空氣量L為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿kg***答案***L=112.7kg二、選擇題影響降速枯燥階段枯燥速率的主要因素是〔〕?？諝獾臓顟B(tài)；空氣的流速和流向；物料性質與外形。***答案***C枯燥進展的必要條件是物料外表所產生的水汽〔或其它蒸汽〕壓力〔〕枯燥介質中水汽〔或其它蒸汽〕的分壓。等于；小于；大于***答案***C假設離開枯燥器的空氣溫度〔t)降低而濕度〔H〕提高，則枯燥器的熱效率會〔〕，而空氣消耗量會〔〕。削減；不變；增加;***答案***C、A枯燥過程中預熱的熱量消耗隨空氣進入預熱器的溫度的降低而〔〕。所以枯燥在任務一樣的條件下〔〕的熱量消耗量大于其它季節(jié)，故預熱器的傳熱面積應以〔〕為計算基準。冬季；夏季；增加；不變；削減***答案***C、A、A濕空氣在預熱過程中不變化的參數是()焓;相對濕度;露點溫度;濕球溫度。***答案***C指出“相對濕度，絕熱飽和溫度、露點溫度、濕球溫度”中，哪一個參量與空氣的溫度無關()。相對濕度濕球溫度露點溫度絕熱飽和溫度***答案***C⑴絕熱飽和溫度tas是大量的循環(huán)水與進入的空氣在絕熱增濕塔接觸時濕空氣最終到達的飽和狀態(tài)溫度，它等于循環(huán)水的溫度。⑵濕球溫度tw是濕球溫度計所指示的平衡溫度，但它并不等于濕紗布中水分的溫度。對以上兩種說法正確的推斷是：()。兩者都對；兩者都不對；⑴對⑵不對；⑵對⑴不對。*答案***C對于肯定干球溫度的空氣，當其相對濕度愈低時，其濕球溫度：

愈高；愈低；不變；不肯定，尚與其它因素有關。***答案***B空氣的飽和濕度Has是濕空氣的如下參數的函數：()。總壓及干球溫度；總壓及濕球溫度；總壓及露點；濕球溫度及焓。***答案***A在濕球溫度ｔw的計算式中，kH/α之比值：()。與空氣的速度變化無關；與空氣速度u的0.8次方成正比，即kH/α∝ukH/α∝u；不肯定，與多種因素有關。***答案***A當濕度和溫度一樣時，相對濕度與總壓的關系是：()。成正比；成反比；無關；φ與ps***答案***A在一樣的H值和溫度tP)下,當總壓由p減低至p”,設其對應的一樣濕度由φ變?yōu)棣铡?其間變化可由以下關系表示:H=0.622(φps/(p-φps)=0.622(φ”pS/(p”-φ”pS));φpS/(p-φpS)=φ”ps/(p”-φ”ps)p/p”=φ/φ”肯定濕度H的濕空氣，隨著總壓的降低，露點相應地：()。上升；降低；不變；不肯定，還與其它因素有關。***答案*B同一物料，如恒速段的枯燥速率增加，則臨界含水量:()。減??；不變；增大；不肯定。***答案***C同一物料，在肯定的枯燥速率下，物料愈厚，則臨界含水量()。愈低；愈高；不變；不肯定。***答案***B真空枯燥的主要優(yōu)點是：()省錢;枯燥速率緩慢;能避開物料發(fā)生不利反響;能避開外表硬化。***答案***C枯燥熱敏性物料時，為提高枯燥速率，可實行的措施是()提高枯燥介質的溫度；增大枯燥面積；降低枯燥介質相對濕度；增大枯燥介質流速***答案***B濕空氣的以下哪兩個參數，利用H－Ｉ圖可以查得其他未知參數()。(tw,t);(td,H);(p,H);(I,td)。**答案***A18物料中的平衡水分隨溫度上升而()。增大；減??；不變；不肯定，還與其它因素有關。***答案***B19.空氣的濕含量肯定時，其溫度愈高，則它的相對濕度〔〕。愈低、愈高；不變***答案***A三、問答題為什么濕空氣進入枯燥器前，都先經預熱器預熱？***答案***一是使?jié)窨諝獾摩罩迪陆担栽龃笃湮∷牧α?；二是提高其溫度〔即增大焓值〕，使其傳給物料的熱增多，以供給汽化水分所需之熱。要提高恒速枯燥階段的枯燥速率，你認為可實行哪些措施？***答案***措施：(1〕提高熱空氣進枯燥器的溫度和降低其濕度；(2〕提高熱空氣通過物料的流速(3〕轉變熱汽空氣與物料的接觸方式〔如將物料充分分散在氣流中，增大氣、固兩相接觸外表，或氣流垂直通過比平行通過物料層效果好〕。測定濕球溫度時，當水的初溫不同時，對測量結果有無影響？為什么？***答案***無影響。假設水溫等于空氣溫度時，則由于濕紗布外表的水分汽化而使其水溫下降、假設水溫高也會降溫〔一方面供給水分汽化需要的熱量，一方面散熱至空氣中〕、假設水溫低、則水分汽化需要的熱量就會從空氣中吸熱。最終都會到達濕、熱平衡〔即所測的溫球溫度〕。在對流枯燥過程中。為什么說枯燥介質一濕空氣既是載熱體又是載濕體？***答案***因物料中水分汽化需要熱量，此熱量由空氣供給，而汽化的水汽又要靠空氣帶走〔破壞其平衡狀態(tài)〕，使枯燥能穩(wěn)定連續(xù)地進展。故濕空氣在枯燥過程中起到供熱、去濕的作用，故稱濕空氣是載熱體又是載濕體。如何強化枯燥過程？***答案***強化枯燥過程要依據枯燥的不同階段而實行不同的措施。在等速枯燥階段：要使枯燥速率提高，其措施：增大熱空氣的溫度、降低其濕度；增大熱空氣的流速；轉變其接觸方式〔如垂直流過物料層效果比平行好，假設將物料充分分散于氣流中更好〕在降速枯燥階段：主要轉變物料的尺寸〔變小〕、厚度〔減薄〕或將物料充分分散于氣流中增大其氣、固兩相的接觸面積或加強攪拌等措施來提高枯燥速率。為什么臨界含水量Xc確實定對于如何強化具體的枯燥過程具有重要的意義?以下兩種狀況下Xc將會變大還是變小?〔1〕提高枯燥時氣流速度而使恒速階段的枯燥速率增大時；〔2〕物料的厚度減小時。試從枯燥機理加以分析。***答案***枯燥中，與臨界點對應的物料含水量ｘc稱為臨界含水量。臨界點是恒速與降速階段之分界點。在恒速階段與降速階段內，物料枯燥的機理和影響枯燥速率的因素是各不一樣的。物料在枯燥過程中，一般均經受預熱階段、恒速枯燥階段和降速枯燥階段，而其中恒速階段和降速階段是以物料的臨界含水量來區(qū)分的。假設臨界含水量ｘc值愈大，便會較早地轉入降速枯燥階段，使在一樣的枯燥任務下所需的枯燥時間愈長。由于兩個枯燥階段物料枯燥的機理和影響枯燥速率的因素不同，因此確定ｘc值對于如何強化具體的枯燥過程有重要的意義。由于臨界含水量隨物料的厚度和枯燥條件而不同，所以對兩種情況下ｘ值的變化可作如下的分析：〔1〕ｘc↑提高枯燥時氣流速度可導致等速階段Uc的增加〔Uc為等速階段的枯燥速率〕，但隨著U↑，內部水分集中不及的現(xiàn)象就可能提前降臨，即ｘc↑。也就是：臨界含水量ｘc〔2〕ｘc↓ｘc隨物料厚度的增加而增大，隨物料厚度的減小而減小。由于物料厚度大，內部集中路徑長，阻力大，簡潔消滅供不應求〔來不及供給水分的外表汽化〕，故當ｘc還較高時便已到達降速階段?！啵鴆↑。同理，物料的厚度減小時，ｘc↓。四、計算題在常壓枯燥器中，將某物料從含水量3.7％枯燥到0.2％〔均為濕基〕，枯燥產品產量為1000kg.h-1。溫度25℃、相對濕度55%的原空氣經過預熱器加熱到85℃后再進入枯燥器，離開枯燥器時的溫度為30℃，物料進、出枯燥器時的溫度分別為24℃和60℃，絕干物料比熱為0.36kJ/kg絕干料.℃，假設枯燥器的熱損失為9.05kw，試求：〔1〕絕干空氣流量〔kg絕干氣.h-1〕；〔2〕預熱器中的傳熱量〔kJ.h-1〕?！?5℃時水的飽和蒸汽壓＝3.168kP〕。***答案***物料衡算：L(H2H1)=Gc(X1X2)=WGC=G2(1ｗ2)=1000(1－0.002)=998kg.h-1X1=0.037/(1－0.037)=0.0384；X2=0.002/(1－0.002)=0.002W=GC(X1－X2)=998(0.0384－0.002)=36.33kg.h-125℃時水的飽和蒸氣壓PS=3.168kPａ；Pw=ψPS=0.55×3.168=1.7424kPａH1=H0=0.622ｐW/(P－ｐW)=0.0109kg.kg-1∴L(H2－0.0109)=36.33(ａ)熱量衡算：∵GCCmQQGCCm損其中：Ｉ0=(1.01+1.88×0.0109)×25+2490×0.0109 =52.9kJ.kg-1Ｉ1=(1.01+1.88×0.0109)×85+2490×0.0109=114.7kJ.kg氣Ｉ2=(1.01+1.88H2)×30+2490×H2=30.3＋2546H2濕 物 料

的 焓 Cpmt1=

( ｃ ps ＋

X1 ｃpL)t1=(0.36+4.187×0.0384)×24=12.5kJ.kg-1產 品 的 焓

Cpmt2=

( ｃ ps

＋ X2 ｃ

pL)t2=(0.36+4.187×0.002)×60=22.1kJ.kg-1Qp=L(Ｉ1-Ｉ0)=L(114.7-52.9)=61.8L;Q=9.05kJ.s-1=32580kJ.h-1∴L(I1-I2)=L[114.7-(30.3+2546H2)]=GC(CPmt2-CPmt1)+QWｃpLtm1=998(22.1-12.5)+32580-36.33×4.187×24=9581+32580-13231=28930即：L(84.4-2546H2)=28930(ｂ)聯(lián)立式(ａ)和(ｂ)解得：H=0.02661kg水.kg絕干氣-1L=23112.5kg 絕 干 氣 .h-1; Q p =L( Ｉ 1- Ｉ0)=61.8L=61.8×2312.5=142913kJ.h-1=39.7kw在常壓絕熱枯燥器內枯燥某濕物料。將500kg的濕物料從最初含水量20％降至2％〔均為濕基〕。ｔ0=20℃，H0＝0.01kg水/kg絕干氣的空氣經預熱器升溫至100℃后進入枯燥器，在枯燥器內空氣經受一個等焓枯燥過程，廢氣溫度為60℃1．完成上述枯燥任務所需的濕空氣量；2．空氣經預熱器獲得的熱量；3．在恒定枯燥條件下對該物料測得枯燥速率曲線如下圖。恒速枯燥段所用1h(1)．X1=0.2/0.8=0.25,X2=0.02/0.98=0.0204Gc=500(1-0.2)=400kgW=400(0.25-0.0204)=91.84kgI1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=127.8=I2I2=(1.01+1.88H2)t2+2490H2→H2=(127.8-60.6)/2603=0.02582L=W/(H2-H0)=91.84/0.01582=5805kg/絕干氣。(2)QP=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)=4.78×104kJ(3)AUC=GC〔X1-X2〕/θ=400(0.25-0.1)/1=60kg/hθ=GC〔XC-X*〕ln[〔XC-X*〕/〔X2-X*〕]/AUC=400〔0.1-0.01〕ln〔0.09/0.0104〕/60=1.295h某食品廠物料的枯燥流程如以下圖示。試求：(1)產量為多少kg.h?(2)空氣預熱器消耗的熱量為多少kw？(3)風機抽送的濕空氣量為多少m3.h-1?注：圖中代號單位：w—濕基含水量；I—kJ.kg-1干空氣,H—kg.kg-1v—m3.kg-1***答案***1〕產量 G：G2=G1-W=2023-2023〔0.1-0.02)/(1-0.02)=2023-163.3=1837kg.h-1預熱器消耗的熱量Q：Qp=L〔I1-I0〕＋Q”=W(I1-I0)/(H2-H1)＋Q” =163.3(108-45)/(0.025-0.01)＋18800=7.047×10kJ.h-1=195.7kw風機抽送的風V：V=Lv=W.v/ 〔 H-H 〕 =163.3×0.93/(0.025-0.01)=1.013×103m3.h-1如附圖所示，濕物料含水量為42％，經枯燥后為4％〔均為濕基〕，產品產量為0.126kg.s-1，空氣的干球溫度為21℃,相對濕度40％,經預熱器k1加熱至93℃后再送入枯燥器k2中,離開枯燥器時空氣的相對濕度為60％,假設空氣在枯燥器中經受等焓枯燥過程，試求：〔1〕在H－Ｉ圖上示意作出空氣的狀態(tài)變化過程，標出狀態(tài)點A.B.C的位置，并注明其有關的參數；〔2〕設已查得H1＝0.008kg水.kg-1絕干氣，H＝0.03kg.kg-1〕，求絕干空氣消耗量L〔kg絕干氣.s-1〕。〔3〕預熱器供給之熱量Qp〔kw〕?！苍O無視預熱器的熱損失〕。***答案***〔1〕如答圖所示〔2〕Gc＝G1〔1－ｗ1〕＝0.126〔1－0.04〕