化工原理刘伟主编第七章干燥答案.doc

1、1第 七 章 干 燥湿空气的性质【 7-1】 湿 空 气 的 总 压 为 ， (1)试 计 算 空 气 为 40、 相 对 湿 度 为 时 的 湿 度.03kPa %60与 焓 ； (2)已 知 湿 空 气 中 水 蒸 气 分 压 为 9.3kPa， 求 该 空 气 在 50时 的 相 对 湿 度 与 湿 度 H。解 湿 空 气 总 压 .1p(1) ， 40时 水 蒸 气 的 饱 和 蒸 气 压.6 .7spka湿 度 干 气 ./.0635220284sHgkp焓 .1849ItH(.)/=0013kJg(2) 湿 空 气 中 水 汽 分 压 .3VpkPa50时 水 的 饱 和 蒸 气

2、压 .124s相 对 湿 度 .90753Vsp湿 度 干 气 .062=2062913VHkg【 7-2】 空 气 的 总 压 为 101.33kPa， 干 球 温 度 为 303K， 相 对 湿 度 ， 试 用 计 算 式 求%70空 气 的 下 列 各 参 数 ： (1)湿 度 H； (2)饱 和 湿 度 ； (3)露 点 ； (4)焓 I； (5)空 气 中 的 水 汽 分sHdt压 。Vp解 总 压 ., .1030307pkPatK(1) 30时 ， 水 的 饱 和 蒸 气 压 .421spkPa湿 度 干 气 .6206018374sHkg(2) 饱 和 湿 度 干 气 .227

3、1ssp(3)露 点 时 的 饱 和 湿 度 干 气dt.08skg.062sspH2.1038297062sspHkPa从 水 的 饱 和 蒸 气 压 为 2.97kPa 查 得 水 的 饱 和 温 度 为 23.3， 故 空 气 的 露 点 .23dt(4) 干 气 时 ， 空 气 的 焓 为3018t g.14HtH干 气(.)/=32901872kJg(5) t=30时 的 .spkPa水 汽 分 压 74Vs ka【 7-3】 在 总 压 为 101.3kPa 下 测 得 湿 空 气 的 干 球 温 度 为 50， 湿 球 温 度 为 30， 试 计算 湿 空 气 的 湿 度 与 水

4、 汽 分 压 。解 湿 球 温 度 时 ， 水 的 饱 和 蒸 气 压 ， 比 汽 化 热5Wt.1234spkPa/278WrkJg湿 球 表 面 处 的 湿 空 气 ， 在 总 压 及 湿 球 温 度 时 的 湿 度 为.103pkPa50Wt干 气.240620686sWpHgk空 气 在 时 的 湿 度 为5t干 气.(). .10983507水 27WHt kgkr湿 空 气 的 水 汽 摩 尔 分 数 为 ./0712895y水 汽 分 压 .013VpykPa【 7-4】 利 用 湿 空 气 的 图 填 写 下 表 的 空 白 。IH干 球 温 度/湿 球 温 度/湿 度干 气/

5、1kg相 对 湿 度/% 焓 干 气/1kJg水 汽 分 压/kPa露 点 /504020（ 55）3030（ 26）（ 16）（ 39）（ 20）（ 0.018）（ 0.0145）（ 0.0087）0.04（ 0.01）（ 23）（ 31.5）60（ 39）（ 37）（ 97）（ 76）（ 43）160（ 56）（ 2.75）（ 2.3）（ 1.3）（ 6.1）1.5（ 24）20（ 12）（ 36）（ 14）【 7-5】 空 气 的 总 压 力 为 101.3kPa， 干 球 温 度 为 20 湿 球 温 度 为 15。 该 空 气 经 过 一预 热 器 ， 预 热 至 50后 送 入 干

6、 燥 器 。 热 空 气 在 干 燥 器 中 经 历 等 焓 降 温 过 程 。 离 开 干 燥 器 时 相对 湿 度 。 利 用 1-H 图 ， 试 求 ： (1)原 空 气 的 湿 度 、 露 点 、 相 对 湿 度 、 焓 及 水 汽 分 压 ；%83(2)空 气 离 开 预 热 器 的 湿 度 、 相 对 湿 度 及 焓 ； (3)100m3 原 空 气 经 预 热 器 加 热 ， 所 增 加 的 热 量 ；(4)离 开 干 燥 器 时 空 气 的 温 度 、 焓 、 露 点 及 湿 度 ； (5)100m3 原 空 气 在 干 燥 器 中 等 焓 降 温 增 湿过 程 中 使 物 料

7、 所 蒸 发 的 水 分 量 。解 空 气 总 压 ， 干 球 温 度 t=20， 湿 球 温 度 。.103pkPa 15Wt(1)原 空 气 的 湿 度 干 气 ， 露 点 ， 相 对 湿 度 ， 焓./85Hgk dt %06干 气 ， 水 汽 分 压 。/043IkJg.0Vpa(2) 空 气 离 开 预 热 器 的 温 度 t=50， 求 得 湿 度 干 气 ， 相 对 湿 度./1085Hkg， 焓 干 气 。%1/172IkJg(3) 原 空 气 的 比 体 积干 气()30273004741843HTmkg 原 空 气 在 预 热 器 所 增 加 的 热 量 为31m.1026

8、8HQI kJ=(4) 空 气 在 干 燥 器 中 为 等 焓 降 温 增 湿 过 程 ， 离 开 干 燥 器 时 ， 已 知 相 对 湿 度 ， 求280%得 温 度 ， 焓 干 气 ， 露 点 ， 湿 度 干 气 。27t/2IkJg24dt./2018Hkg(5) 原 空 气 ， 在 干 燥 器 中 ， 等 焓 降 温 增 湿 过 程 中 ， 使 物 料 所 蒸 发 的 水 分 量 为310m水210 18 05164HWkg【 7-6】 在 去 湿 设 备 中 ， 将 空 气 中 的 部 分 水 汽 除 去 ， 操 作 压 力 为 101.3kPa， 空 气 进 口 温度 为 20，

9、空 气 中 水 汽 分 压 为 6.7kPa， 出 口 处 水 汽 分 压 为 1.33kPa。 试 计 算 100m3 湿 空 气所 除 去 的 水 分 量 。解 总 压 .12313vvpkappka空 气 进 口 湿 度干 气.11 670620204vHkgp空 气 出 口 湿 度干 气 .322 13821v k进 口 湿 空 气 的 比 体 积干 气 31 90740740 4=0.8湿 气 2327HTmkg100m3 湿 空 气 中 含 有 的 干 空 气 量 为 （ 干 气 ） ， 除 去 的 水 分 量 为.18kg4水.12004108248989Hkg【 7-7】 湿

10、空 度 的 总 压 为 101.3kPa， 温 度 为 10， 湿 度 为 0.005kg 水 /kg 干 气 。 试 计 算 ：(1)空 气 的 相 对 湿 度 ； (2)空 气 温 度 升 到 35时 的 相 对 湿 度 。 ； (3)温 度 仍 为 35， 总 压 提1高 到 115kPa 时 的 相 对 湿 度 ； (4)温 度 仍 为 第 (1)问 的 10， 若 总 压 从 101.3kPa 增 大 到500kPa， 试 求 此 条 件 下 的 湿 空 气 饱 和 湿 度 ， 并 与 原 空 气 的 湿 度 H 比 较 ， 求 出 加 压 后 每 千sH克 干 空 气 所 冷 凝

11、的 水 分 量 。解 (1)总 压 干 气/01305pkPakg温 度 t=10时 水 的 饱 和 蒸 气 压 .127spPa相 对 湿 度 ()11130658620652sH另 一 解 法 ：湿 空 气 中 水 汽 摩 尔 分 数 ./.819y水 汽 的 分 压 ./0520387vp kPa相 对 湿 度 18762s(2) 温 度 t=35时 ， 水 的 饱 和 蒸 气 压 为 .2580spka相 对 湿 度 .12270658139sp(3)与 (2)问 相 比 ， 总 压 由 .3改 为 5kPapkPa相 对 湿 度 与 总 压 成 正 比 ， 故p321509083p(

12、4) 温 度 时 ， 水 的 饱 和 蒸 气 压 为t.17skPapkPa饱 和 湿 度 干 气. ./1270620601535ssHkg原 空 气 的 湿 度 干 气./kg每 千 克 干 空 气 所 冷 凝 的 水 分 量 为干 气./0513047s【 7-8】 氮 气 与 苯 蒸 气 的 混 合 气 体 ， 总 压 力 为 102.4kPa。 在 24时 ， 混 合 气 体 的 相 对 湿度 为 60%。 (1)试 计 算 混 合 气 体 的 湿 度 （ kg 苯 蒸 气 /kg 氮 气 ） ； (2)试 计 算 使 混 合 气 中 的 苯 蒸 气5冷 凝 70%时 的 饱 和 湿

13、 度 ； (3)若 混 合 气 温 度 降 为 10， 试 计 算 总 压 力 增 加 到 多 大 ， 才 能 使sH苯 蒸 气 冷 凝 70%。苯 的 饱 和 蒸 气 压 用 附 录 十 的 Antoine 方 程 计 算 。sp解 总 压 ， 相 对 湿 度 。.12424kPat .106(1) 计 算 湿 度 1H10， 6pka苯 在 24时 的 饱 和 蒸 气 压 计 算 1s.lg. .1360352079spkPa氮 的 摩 尔 质 量 ， 苯 的 摩 尔 质 量 。./8gMmol ./781VMkgmol苯 蒸 气 /kg 氮 气. 11 61=023204vsgpHk(2

14、) 苯 蒸 气 冷 凝 70%时 的 饱 和 湿 度 计 算sH苯 蒸 气 /kg 氮 气.1s130213069s k(3) 温 度 ， 苯 蒸 气 冷 凝 70%， 总 压 力 ？20t 2p苯 在 10时 的 饱 和 蒸 气 压 计 算2sp.lg. ,.2136356079s spkPa2vssgMHp.281p总压力增加到 270.9kPa 时，才能使苯蒸气冷凝 70%干燥过程的物料衡算与热量衡算【 7-9】 某 干 燥 器 的 湿 物 料 处 理 量 为 100kg 湿 料 h， 其 湿 基 含 水 量 为 10%（ 质 量 分 数 ） ，干 燥 产 品 湿 基 含 水 量 为 2

15、%（ 质 量 分 数 ） 。 进 干 燥 器 的 干 燥 介 质 为 流 量 500kg 湿 空 气 h、温 度 85、 相 对 湿 度 10%的 空 气 ， 操 作 压 力 为 101.3kPa。 试 求 物 料 的 水 分 蒸 发 量 和 空 气 出干 燥 器 时 的 湿 度 H2。解 操 作 压 力 .3pkPa湿 物 料 处 理 量 湿 料 h， 湿 基 含 水 量 。 干 基 含 水 量 为10Lg.1019X6产 品 湿 基 含 水 量 ， 干 基 含 水 量 为.202198X(1) 物 料 的 水 分 蒸 发 量 W湿 物 料 中 绝 干 物 料 的 质 量 流 量 为.101

16、9干 料 cLkgh水 分 蒸 发 量 为.().122816水 分 cWXk(2) 空 气 出 干 燥 器 时 的 湿 度 H2 计 算空 气 的 流 量 为 500kg 湿 空 气 h， 温 度 t=85 时 ， 水 的 饱 和 蒸 气 压 ， 相 对.5874spkPa湿 度 .1空 气 进 干 燥 器 的 湿 度干 气. .1 015874062620383spHkg干 空 气 的 质 量 流 量 为干 气 /h.154381GkgH2 的 计 算 如 下1W水 /kg 干 气.286035242G【 7-10】 某 干 燥 器 的 生 产 能 力 为 700kg 湿 料 /h， 将

17、湿 物 料 由 湿 基 含 水 量 0.4（ 质 量 分 数 ）干 燥 到 湿 基 含 水 量 0.05（ 质 量 分 数 ） 。 空 气 的 干 球 温 度 为 20， 相 对 湿 度 为 40%， 经 预 热器 加 热 到 100， 进 入 干 燥 器 ， 从 干 燥 器 排 出 时 的 相 对 湿 度 为 。 若 空 气 在 干 燥 器 中6为 等 焓 过 程 ， 试 求 空 气 消 耗 量 及 预 热 器 的 加 热 量 。 操 作 压 力 为 101.3kPa。解 湿 物 料 流 量 L=700kg 湿 料 /h， 湿 基 含 水 量 ， 则 干 基 含 水 量 为.41146X产

18、品 湿 基 含 水 量 ， 干 基 含 水 量 为.205219湿 物 料 中 绝 干 物 料 的 质 量 流 量 为7./170420cLkgh物 料 中 的 水 分 蒸 发 量 为水 分 /h.125369cWXk空 气 温 度 ， 相 对 湿 度 ， 从 图 上 查 得 湿 度 干 气 。0t.104IH./1057Hkg经 预 热 器 加 热 ， 温 度 升 到 ， 湿 度 未 变 ， 为 干 气 ， 焓t ./10干 气 。/16IkJg空 气 从 干 燥 器 出 来 时 的 相 对 湿 度 ， 从 空 气 进 干 燥 器 的 状 态 点 1 沿.206的 等 I 线 ， 直 到 时

19、 ， 空 气 出 干 燥 器 的 湿 度 干 气 。/IkJg . ./209Hkg空 气 消 耗 量 /.20336干 气 9057WGkgsH预 热 器 的 加 热 量 为 ()1001368pHQct t36857294k【 7-11】 在 常 压 干 燥 器 中 将 某 物 料 从 湿 基 含 水 量0.05（ 质 量 分 数 ） 干 燥 到 湿 基 含 水 量 0.005（ 质 量 分 数 ） 。干 燥 器 的 生 产 能 力 为 7200kg 干 料 /h， 物 料 进 、 出 口 温 度分 别 为 25与 65。 热 空 气 进 干 燥 器 的 温 度 为 120，湿 度 为 0

20、.007kg 水 /kg 干 气 ， 出 干 燥 器 的 温 度 为 80。 空气 最 初 温 度 为 20。 干 物 料 的 比 热 容 为 。./() kJg若 不 计 热 损 失 ， 试 求 ： (1)干 空 气 的 消 耗 量 G、 空 气 离 开干 燥 器 时 的 湿 度 H2； (2)预 热 器 对 空 气 的 加 热 量 。解 已 知 数 据 如 习 题 7-11 附 图 所 示 。物 料 的 干 基 湿 含 量 为 .1059X.20519X水 分 蒸 发 量 为/./12570349cWLkghkgs(1)干 空 气 消 耗 量 G 与 空 气 离 开 干 燥 器 时 的 湿

21、 度 的 计 算2H习题 7-11 附图8空 气 进 、 出 干 燥 器 的 焓 为. .111I08H249087120497t干 气/4kJg. .22222 =80+6It H物 料 进 、 出 干 燥 器 的 焓 为干 料 ./11584172509swIcXkJg干 料 ./22 684s干 燥 器 的 热 量 衡 算1221cGILI. .408670845H（ a）.2599干 空 气 消 耗 量（ b）.2123407WGH由 式 与 式 求 得ab干 空 气 消 耗 量 干 气 /h.416Gkg空 气 离 开 干 燥 器 时 的 湿 度 H=0.0152kg 水 /kg 干

22、 气(2)预 热 器 对 空 气 的 加 热 量 Qp 计 算空 气 进 预 热 器 的 焓 为. .00018249180724907It干 气/379kJg4P10639kW6GQI干燥速率与干燥时间【 7-12】 在 恒 速 干 燥 阶 段 ， 用 下 列 4 种 状 态 的 空 气 作 为 干 燥 介 质 ， 试 比 较 当 湿 度 H 一定 而 温 度 t 升 高 及 温 度 t 一 定 而 湿 度 H 增 大 时 ， 干 燥 过 程 的 传 热 推 动 力 与 水 汽 化 传wt质 推 动 力 有 何 变 化 ， 并 指 出 哪 种 情 况 下 的 推 动 力 最 大 。mH-(1

23、) t=50， H=0.01 kg 水 /kg 干 气 ； (2) t=100， H=0.01 kg 水 /kg 干 气 ；9(3) t=100， H=0.05 kg 水 /kg 干 气 ； (4) t=50， H=0.05 kg 水 /kg 干 气 ；解 (1) t=50， H=0.01 (2) t=100 H=0. 01， w2t.ww36t.w372(3) t=100， H=0.05 (4) t=50， H=0.05， ，.4752wt.72w.27wt.w3(2)与 (1)比 较 ， H 一 定 ， t 增 大 ， 则 增 大 ， 增 大 ， 增 大 ， 增 大 。t tH(3)与 (

24、2)比 较 ， t 一 定 ， H 增 大 ， 则 堵 大 ， 增 大 ， 但 减 小 ， 减 小 。wtwHt(3)与 (4)比 较 ， H 一 定 ， t 增 大 ， 则 增 大 ， 增 大 ， 增 大 ， 增 大 。t t(4)与 (1)比 较 ， t 一 定 ， H 增 大 ， 则 增 大 ， 增 大 ， 但 减 小 ， 减 小 。wtwtH结 果 是 ： t 增 大 ， 能 使 、 都 增 大 ，tH 增 大 ， 能 使 、 都 减 小 ，tH 较 小 时 ， 使 t 增 大 ， 对 、 的 增 大 效 果 显 著 。t第 (2)种 情 况 的 推 动 力 最 大 。【 7-13】

25、在 恒 定 干 燥 条 件 下 ， 将 物 料 从 干 料 ， 干 燥 至 水 /kg 干 料 ，/X=0.3kg1 .X=09共 需 7h， 问 继 续 干 燥 至 干 料 ， 再 需 多 少 时 间 ？ 已 知 物 料 的 临 界 含 水 量 为 0. ./2X07kg16 kg 水 /kg 干 料 ， 平 衡 含 水 量 为 0.05kg 水 /kg 干 料 （ 以 上 均 为 干 基 含 水 量 ） 。 降 速 阶 段 的 干燥 速 率 与 物 料 的 含 水 量 近 似 呈 线 性 关 系 。解 已 知 干 料 ， 干 料./l03kg./c16干 料 ， 干 料./2X9*./X0

26、5kg17h干 燥 时 间 计 算 式 为11ccLAu*XcK*22 211cc cXLXXLnnAAu*121 2c CCu 10将 已 知 数 据 代 入 ， 得 .0165703165n9CcLAu 干 料./249CcLkghAu当 (kg 水 /kg 干 料 )时 ，.207X=8.9h1 01654931605n7 需 增 加 的 时 间 为 8.9-7=1.9h干燥综合题【 7-14】 现将 25oC，湿度为 0.01kg/kg 绝干气的空气在预热器中升温至 90oC 后进入一干燥面积为 48的常压绝热干燥器，将 1500kg 湿物料从含水量为 18（湿基）降至 1.5（湿基）

27、 。已知物料的临界含水量 XC0.1kg/kg 绝干料，平衡含水量 X 0.01kg/kg 绝干料，恒定干燥条件下测得恒速阶段干燥速率为 2.2kg/(h)，降速干燥阶段干燥速率与自由含水量呈直线变化。求：（1） 完成上述干燥任务需消耗多少 kg 新鲜空气？（2） 若忽略预热器的热损失，蒸汽冷凝潜热为 2205kJ/kg，预热器中加热蒸汽的消耗量（kg）.（3） 所需干燥时间为小时？解（1） 消耗空气量 1230kg.8150L1C.9.-X110.1523.-22kg251.3.)-(.9)(LW1C 因为干燥过程为绝热过程，空气进出干燥器为等焓过程，即 22490H).8(0.240.)8

28、(.0 解得 H20.02593kg/kg 绝干气绝干气消耗量 kg10.5780.25931.HWG40212 原空气消耗 GG（1H 0）1.58710 4(1+0.01)=1.594104kg 新鲜空气（2） 预热器中蒸汽消耗量QPG（1.01+1.88H 0） （t 1-t0）=1.57810 4(1.01+1.880.01)(90-25)=1.055106kJ加热蒸汽消耗量为11478.6kg2051.rQDp（3） X2XC，干燥过程包括恒速阶段和降速阶段，总干燥时间为 4.375h0.1-.520.1)ln-(.-0.952483 X-AuL*C*1c 入式(1)，得 1673678nnyx