化工原理干燥典型习题.._化工原理干燥典型习题

化工原理干燥典型习题..由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“化工原理干燥典型习题”。

干

燥

1、干燥实验中，哪些干燥条件应恒定不变？在此条件下进行长时间干燥，最终能否得到绝干物料？

2、结合水与平衡水分有何区别和联系？

答：平衡水分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化。平衡水分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。

结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。

一般地，结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，其不能被一定状态的空气干燥除去。

3、如何区别平衡水分和自由水分？（5分）

4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压p，湿度H；焓I；露点td；湿球温度tW；相对湿度φ。

水气分压p，湿度H； 焓I； 露点td； 湿球温度tW； 相对湿度φ

画出图（2分）

并指出上述六个参数。（4分）

5、湿球温度

6、绝热饱和温度

下册 干燥

湿度、相对湿度、焓

带循环的干燥器物料衡算（求循环量）热量衡算（求温度）预热器热量【例5－5】

三、请回答下列问题（10分）３、（２０分）某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气的状况为：初始温度为25℃，湿度为0.005kg水分/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。假设空气在干燥器内经历等焓过程，I=（1.01+1.88H）t+2490H。

一、（20分）采用常压干燥器干燥物料，每小时处理2000kg，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C，湿度H0=0.009kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120C后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40C，若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。已知湿空气焓的计算式为I=(1.01+1.88H)t+2490H，试求：（1）水分蒸发量W(kg/s)；

（2）绝干空气消耗量L(kg绝干空气/s)；（3）干燥收率为95% 时的产品量；

（4）如鼓风机装在新鲜空气入口处，风机的风量应为多少m3/s。

六、（共20分）解：（1）水分蒸发量

wG1w1w220000.40.050.205Kg/s

（4分）

1w2360010.05w

H2H

1（2）绝干空气消耗量

L

其中

H1=H0=0.009 kg水/kg绝干气

求H2：

因

I1 = I2

(1.011.88H1)t12490H1(1.011.88H2)t22490H

2(1.011.880.009)12024900.009(1.011.88H2)402490H2

解得

H2 = 0.041 kg水/kg绝干空气

0.2056.406kg绝干空气/s

（6分）

0.0410.00920000.2050.351kg/s

（3）G2G1W3600

则

L

或

G2G11w1200010.40.351kg/s

1-w236000.0又

干燥收率的定义为

G2实际产品量

100%100%

理论产品量G2G20.35195%0.333kg/s

（6分）

所以

G2

（4）t020C，H00.009kg水/kg绝干空气 时空气的湿比容为

273t 27327320

(0.7731.2440.009)

27vH(0.7731.244H)

0.842m3/kg绝干空气

体积流量

VLvH6.4060.8425.394m3/s

(4分)

在常压连续理想干燥器中，用风机把空气送至预热器，经120℃饱和蒸汽加热后进入干燥器以干燥某种湿物料，已知空气状况为：进预热器前湿空气中水气分压P0 = 1.175Kpa，温度为15℃，进干燥器前温度为90℃，出干燥器后温度为50℃，物料状况为：进干燥器前X1 = 0.15Kg水/Kg绝干料，出干燥器后X2 = 0.01Kg水/Kg绝干料，干燥器生产能力为250Kg/h（按干燥器出口产品计），预热器总传热系数为50 w/(m·℃)。求： 1 绝干空气消耗量； 2 风机送风量； 3 预热器传热面积。注：H = 0.622 P0 /(P-P0);υH=(1/29+H0/18)×22.4×(t0+273)/273;IH=(1.01+1.88H)t+2490H 1． 绝干物料流量：G2

G2250 248kg绝干料/h

（1分）

1x210.01水蒸发量：wG(x1x2)248(0.150.01)34.7kg/h

（1分）进预热器前：H00.622p01.175 0.6220.0073kg/kg绝干气（2分）

pp0101.331.175 IH0(1.011.88H0)t02490H0(1.011.880.0073)1524900.007333.5kJ/kg绝干气（2分）进干燥器前：H1H00.0073kg/kg绝干气

IH1(1.011.880.0073)9024900.0073110kJ/kg绝干气

（2分）出干燥器后：IH2IH1110kJ/kg绝干气

即 IH2(1.011.88H2)502490H2110kJ/kg绝干气

得 H20.023kg/kg绝干气

（2分）绝干空气耗量：L2． 风机送风量： w34.7 2210kg干空气/h

（2分）H2H10.0230.0073VLHL(t2731H0)22.401822m3/h

（3分）29182733． 预热器传热面积：

QpL(IH1IH2)2210(11033.5)169100kJ/h47kw

（2分）

tm(12015)(12090)59.9C

12015ln12090Qp47103 S16m2

（3分）KTm5059.9

用热空气干燥某种湿物料，要求干燥产品为0.1kg/s，进干燥器时湿物料温度为15℃，含水量13%（湿基），出干燥器的产品温度为40℃，含水量1%（湿基）。原始空气的温度为15℃，湿度为0.0073kg/kg，在预热器采用200kPa（绝压）的饱和蒸汽加热至100℃进入干燥器，出干燥器的废气温度为50℃，湿度为0.0235kg/kg。求: 1.水分蒸发量W及绝干空气消耗量L。2.单位时间内预热器消耗热量Qp。3.蒸汽消耗量D。

注：200kPa（绝压）饱和蒸汽的汽化焓γ=2205（kJ/kg）;I1-I0=(1.01+1.88H0)(t1-t0)

五（20分）

4． 物料进干燥器时干基含水量：X1分）

物料出干燥器时干基含水量：X2分）

w10.130.149kg/kg

（1

1w110.13w20.010.0101kg/kg

（1

1w210.01)0.099kg绝干料/s

（2绝干物料流量：GG2(1W2)0.1(10.01分）)0.01375kg水分/s（4水分蒸发量：WG(X1X2)0.099(0.1490.0101分）

绝干空气消耗量：Lw0.013750.849kg绝干气/s

（4H2H10.02350.0073分）

5． 单位时间内预热器消耗热量：

QpL(I1I0)L(1.011.88H0)(t1t0)

0.849(1.011.880.0073)(10015)73.9kW

（5分）

3．蒸汽消耗量：DQp73.90.0335kg/s120.6kg/h

（3分）2205

五、（20分）

在常压绝热干燥器中将1500kg湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。t025℃、H00.010kg/kg绝干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50℃。试求：（1）完成上述干燥任务所需要的空气量；

（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205kJ/kg，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；

（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量Xc0.1kg/kg绝干料，平衡含水量X*0.01kg/kg绝干料；已知干燥面积为48m2，恒速阶段的干燥速率Uc2.2kg/(m2h)，假定降速阶段干燥速率与自由含水量(XX*)呈直线关系，则所需干燥时间为若干。

解：（1）所需空气量

G'G1(1w1)1500(10.18)1230kg X1X2w1180.2195

1w1100181.50.01532

1001.5WG'(X1X2)1230(0.21950.01523)251.3kg

LW

H2H0（1）

H2 由焓的衡算求得。对于绝热干燥过程，空气进出干燥器的焓值相等，即(1.011.880.01)9024900.01(1.011.88H2)502490H2

解得：H20.02593kg/kg绝干气 将有关数值代入式（1），得到

L253.11.578104kg绝干气

0.025930.01LwL(1H0)1.578104(10.01)1.594104kg新鲜气

（2）预热器中加热蒸汽的消耗量

QpL(1.011.88H0)(t1t0)1.578104(1.011.880.01)(9025)1.05510kJ加热蒸汽消耗量为 6

1.055106Wh478.6kg

r2205（3）干燥系统的热效率

对于绝热干燥过程，可用两种方法计算 QpW(24901.88t2)253.1(24901.8850)0.615761.57% 6Qp1.05510t1t29050100%100%61.54% t1t09025或 (4)干燥时间

 

XX*G'[(X1Xc)(XcX*)lnc]SUcX2X*12300.10-0.01[(0.21950.10)(0.100.01)ln]4.375h482.20.015230.01 温度为20°C、湿度为0.01kg/kg绝干气的常压新鲜空气，经预热器预热至120°C后用于干燥某湿物料。空气离开干燥器的温度为60°C、湿度为0.05kg/kg绝干气，湿物料进出干燥器的温度分别为30°C、50°C，湿基含水量分别为20%、5%，干燥产品流量为60kg/h，湿物料的平均比热容为2.134kJ/(kg湿物料.°C)，忽略干燥系统的热损失。试求：

(注：

'QL(I2I1)G(I2I1')QLL1.01(t2t.0)W(24901.88t2)GCm(21)QL(1）新鲜空气的耗量；（2）干燥系统的热效率。)

六、答：（1）X120%5%0.2 X20.053

120%15%

WG(X1X2)G1G2L(H2H1)

GG1(1w1)60*(120%)48Kg/h)L*(0.050.01)

所以 L236.4Kg绝干气/h

48*(0.250.053（2）干燥的水分量WG*(X1X2)48*(0.250.053)9.46Kg水/h

总干燥的热量：

'QL(I2I1)G(I2I1')QLL1.01(t2t.0)W(24901.88t2)GCm(21)QL236.4*1.01*(6020)9.46*(24701.88*60)60*2.134*(5030)03550.5624622.492560.830733.85KW

干燥系统热效率为W(24901.88t2)9.46*(24901.88*60)*100%*100%80.1%

Q30733.85

七、计算题。（10分）

以空气为干燥介质干燥某种湿物料，新鲜空气用量为2100 Kg新鲜空气/h，温度为20℃，湿度为0.012 Kg水/Kg干气。空气经预热器加热至60℃后进入干燥器，离开时的温度为40℃。湿物料处理量为400 Kg/h，温度由20℃升到35℃，含水量由10%干燥至0.5%（均为湿基），湿物料的平均比热容Cm为3.2 KJ/(Kg绝干料.℃)。干燥器的热损失速率QL为1.2 KW。若干燥过程可视为等焓过程。试求：（1）水分的蒸发量，Kg/h。（2）空气离开干燥器的湿度。（3）干燥器的热效率。

Q1.01L(t2t0)W(24901.88t2)Gccm(21)QL

一、（20分）

在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种湿物料。每批操作处理湿基含水量为15%的湿物料500kg，物料提供的总干燥面积为40m2。经历4h后干燥产品中的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别为0.11kg水/kg绝干料及0.002kg水/kg绝干料。临界点的干燥速率为1kg水/(m2h)，降速阶段干燥速率为直线。每批操作装卸物料时间为10min，求此干燥器的生产能力，以每昼夜（24h）获得的干燥产品质量计。

一、（20分）

[解] 由题意可知，每批操作处理湿基含水量为15%，即

X1在恒速干燥阶段全部需要时间

15%3

115%17G12.53t1(X1XC)(0.11)0.830h4h（1）

SUC117(10分)由此可知干燥过程还需经历降速干燥阶段 其降速干燥阶段用的时间

GXCX*XCX*（2）t1lnSUCX2X*其中XC0.11，X*0.002

且

（3）做物料衡算得

t1t24h

500G（4）

1X11X2每昼夜获得干燥产品质量

Q24联立(1)(2)(3)(4)(5)解得

G210460

（5）

Q2467.9kg干燥产品/昼夜

（10分）

六、计算题。（10分）

今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%（湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气），经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%（湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气）。试求：（a）水分蒸发量W；（5分）

（b）空气消耗量L、单位空气消耗量l；（5分）

六、（10分）解：（a）（5分）水分蒸发量W

已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，则

Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/h（1分）X1w10.30.429（1分）

1w110.3 X2w21w20.040.042（1分）

10.04 W=Gc（X1-X2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg水/h（2分）（b）（5分）空气消耗量L、单位空气消耗量l

空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。（1分）

WW216.7 L4610kg绝干空气/h（2分）H2H1H2H00.0520.005 l

1.(20分）有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000 kg/h(以干燥产品计）。物料水分由12%降至3%（均为湿基），空气的初温为25℃，湿度为0.01 kg水/kg干空气，经预热器后升温至70℃，干燥器出口废气的干球温度为45℃。设空气在干燥器进出口处焓值相等。试求：（1）在H-I图上表示空气的状态变化过程；（2）初始状态下的空气用量为多少m3/s？（I=（1.01+1.88H)t+2500 H，vH1121.3kg干空气/kg水（2分）

H2H00.0520.005(0.7721.244H0)273t1273）

3（20分）解：（1）（10分）干燥系统示意图见附图1。在H-I图上的空气状态变化见附图2.w1=0.12t0=25oCH0=0.01w2=0.03G2=1000 kg/h附图1

干燥系统示意图

预热器t1=70oC干燥器t2=45oCI1t1t2t020H 附图2

空气状态变化图

（10分）

（2）（10分）求空气用量

蒸发水分量 WG2w1w20.120.031000102.3 kg/ h1w110.12因水分在干燥器进出口处焓值相等，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+1.88×0.01)×70+2500×0.01=(1.01+1.88H2)×45+2500H2

解得H2=0.107 kg/kg 干空气用量 L=W/(H2-H1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h

（5分）方法1：湿空气质量流量 L’=L(1+H1)=1054.6(1+0.01)=1065.1 kg/h 湿空气的平均分子量 M=1.01/(1/29+0.01/18)=28.8 初始状态下的湿空气的体积流量

1065.11038.314(27325)nRT28.833V904.3 m/h0.251 m/s（5分）

P101.325102方法2：空气的湿比容

273t127325(0.7721.2440.01)0.856 m3/kg干空气 273273初始状态下的湿空气体积流量 V0.8561054.6902.7 m3/h0.251 m3/svH(0.7721.244H0)

六、（20分，08考研）如附图所示，某干燥器的操作压强为80kPa（绝压），出口气体的温度t2为59℃，相对湿度φ2为72%。为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于92℃，故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度φm为11%。已知新鲜空气的质量流量为0.49kg/s，温度t0为18℃，湿度H0为0.005kg水/kg绝干空气。试求：（1）空气的循环量LR；（2）新鲜空气预热后的温度t1；（3）预热器需提供的热量QP。（水的饱和蒸气压：59℃时为19.013kPa，92℃时为75.598kPa）

六、（20分，05考研）某并流式干燥器的操作压力为101kPa，湿物料流量为1200kg/h，湿基含水量为15%，要求干燥产品的湿基含水量不超过0.5%。以温度为20℃、湿度为 0.0723kg水/Kg绝干气的新鲜湿空气为干燥介质，在预热器中预热至90℃后送入干燥器，湿空气离开干燥器的温度仍为90℃，湿度为0.239 kg水/kg绝干气。单位干燥面积绝干物料量Gc/S= 20kg绝干料/m2，物料所含水分性质如图1所示，干燥速率曲线如图2所示。水在20℃、90℃时的饱和蒸汽压分别为2.34kPa和70.09kPa。试求：(1)新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）；

(3)在H-I图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4)计算干燥过程所需的时间。

六、（20分，06考研）在常压绝热干燥器中将1500kg湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。t025℃、H00.010kg/kg绝干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50℃。试求：(1)完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205kJ/kg，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量Xc0.1kg/kg绝干料，平衡含水量X*0.01kg/kg绝干料；已知干燥面2积为48m，恒速阶段的干燥速率Uc2.2kg/(mh)，假定降速阶段干燥速率与自由含水量(XX*)呈直线关系，则所需干燥时间为若干。

2六、（20分，07考研）采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料，已知数据标示于附图中。在常压操作中，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。求（1）新鲜空气体积流量（m3/h）?（2）进入干燥器的湿空气的温度及焓？（3）预热器的加热量？ ［注：I(1.011.88H)t2490H，vH＝（0.772+1.244H）×(273+t)/t×(P0/P)］