化工原理干燥习题与题解

干燥习题与题解
一、填空题:
1. 在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越＿＿_. ***答案*** 大
2. 等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。

***答案*** 干燥介质一热空气的湿球温度
3. 在实际的干燥操作中， 常用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来测量空气的湿度。

***答案*** 干、湿球温度计
4. 1kg 绝干空气及_____________________所具有的焓，称为湿空气的焓。

***答案*** 其所带的H kg 水汽
5. 某物料含水量为0.5 kg 水.kg 1-绝干料，当与一定状态的空气接触时，测出平衡水分为0.1kg 水.kg 1-绝干料，则此物料的自由水分为_____________。

***答案*** 0.4 kg 水.kg 1-绝干料
6. 已知在ｔ＝50℃、P ＝1atm 时空气中水蒸汽分压Pw =55.3mmHg ，则该空气的湿含量H ＝＿＿＿＿＿＿＿＿；相对湿度φ＝＿＿＿＿＿＿＿；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg ） ***答案*** 0.0488， 0.598
7. 恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；其对应的物料含水量称为_____________________。

***答案*** 临界点 、 临界含水量 8. 干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。

***答案*** 大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。

9. 等焓干燥过程的条件是________________________________________________。

***答案*** 干燥器内无补充热，无热损失，且被干燥的物料带进，带出干燥器的热量之差可以忽略不计。

10. 作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_______________________________________。

***答案*** 降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓） 11. 当湿空气的总压一定时， 相对湿度φ仅与＿＿＿＿＿＿＿＿及＿＿＿＿＿＿＿＿有关。

***答案*** H ， ｔ
12. 已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100％
时, 平衡含水量X *%100=ϕ=0.02kg 水.kg 1
-绝干料；相对湿度φ=40％时, 平衡含水量 X *=0.007。

现该物料含水量为0.23kg 水. kg 1
-绝干料,令其与25℃,φ=40％的空气接触,
则该物料的自由含水量为＿＿＿＿＿＿kg 水.kg 1-绝干料, 结合水含量为＿＿＿＿＿＿kg 水.kg 1-绝干料,非结合水的含量为＿＿＿＿＿＿kg 水.kg 1-绝干料。

***答案*** 自由含水量 X-X *=0.23-0.007=0.223； 结合水量为 X *
%100=ϕ=0.02 非结合水量 X-X *%100=ϕ=0.23-0.02=0.21
13. 影响恒速干燥速率的因素主要是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿； 影响降速干燥速率的因素主要是＿＿＿_＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案*** 干燥介质的状态，流速以及它与物料接触方式；物料结构，含水类型，物料与空气接触方式，物料本身的温度。

二、选择题
1．气流干燥器中,干燥作用最为有效的部分是( )。

(A)粒子等速运动段； (B)粒子加速运动段
(C)干燥管的中部； (D)干燥管的顶部
***答*** B
2．空气的干、湿球温度差越小,表明空气( )。

(A)越干燥； (B)越潮湿
(C)热焓越高； (D)热焓越低
***答*** B
3．干燥器出口气体状态的限制条件是:气体在离开设备之前( )。

(A)不降至湿球温度； (B)不降至露点
(C)不降至绝热饱和温度； (D)不降至空气的初始温度
***答*** B
4．干燥计算中,湿空气的热焓是以( )为基础的。

(A)1kg湿空气； (B)1kg干空气
(C)1kg饱和湿空气； (D)4mol干空气
***答*** B
5．气体湿比容定义为( )所占有的体积。

(A)1kg湿空气； (B)1kg干气及其带有的Hkg湿汽共同
(C)1kg湿气体中绝干空气； (D)1kg湿气体中湿分
***答*** B
6．气体的相对湿度是指在一定的总压下湿气体中的湿分蒸汽压与( )之比。

(A)气体的总压； (B)湿分在tw下的饱和蒸汽压
(C)湿分在td下的饱和蒸汽压； (D)湿分在t下的饱和蒸汽压
***答*** D
7．湿空气经过预热器用饱和水蒸汽间接加热,温度升高,相对湿度( )。

(A)增加； (B)减小； (C)不变； (D)不确定
***答*** B
8．为了测准空气的湿球温度,应将干湿球温度计放在( )。

(A)不受外界干扰的静止空气中； (B)气速<5m/s的空气中
(C)气速<5m/s辐射传导较强处； (D)气速>5m/s辐射传导可忽略处
***答*** D
9． 对一定湿度的气体,固定气体的温度,增大总压,其相对湿度( )。

(A)增大 ； (B)减小； (C)不变； (D)或增大或减小 ***答*** A
10． 不饱和湿空气的干球温度t ,湿球温度W t ,露点d t 三者间的关系为( )。

(A)d W t t t >> (B) d W t t t => (C) d W t t t >= (D) d W t t t ==t=tw=td ***答*** A
11． 物料含自由水分和平衡水分的相对多少取决于( )。

(A)物料含结合水分的多少 ； (B)物料含非结合水分的多少 (C)干燥介质的温度 ； (D)干燥介质的相对湿度 ***答*** D
二、计算题: 1. 某厂利用气流干燥器将含水20％的物料干燥到5％ （均为湿基），已知每小时处理的原料量为1000kg ，于40℃进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球温度为20℃，湿球温度为16.5℃，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球温度为60℃，湿球温度为40℃，干燥器的热损失很小可略去不计，试求: 需要的空气量为多少m 3.h 1-?（以进预热器的状态计） 0℃时水的汽化热2491.27kJ. kg 1-，空气与水汽比热分别为1.01与1.88kJ.kg 1-.K 1
-。

***答案***
h Kg G C /800)2.01(1000=-=
25.0)20100/(201=-=X ，05263.0)5100/(52=-=X h kg X X G W C /9.157)(21=-=
由ｔ－H 图得：干空气水kg kg H /011.00=，干空气水kg kg H /040.02=， 干空气水kg kg H H /011.001==
h
kg H H W V /8..5444)/(12干空气=-=
干空气kg m H v H /8441.0273/)20273(41.22)18/29/1(30=+⨯⨯+=
h m Vv V H /45963/== 2. 湿物料经过七小时的干燥，含水量由28.6％降至7.4%。

若在同样操作条件下，由28.6％干燥至4.8％需要多少时间?（以上均为湿基）。

已知物料的临界含水量15.0=C X （干基），
平衡含水量04.0*=X （干基） ，设降速阶段中的干燥速度为 *)(X X K u x -=（即：该段干燥速率曲线为直线。

） ***答案***
40.0)6.28100/(6.281=-=X
08.0)4.7100/(4.72=-=X ，05.0)8.4100/(8.4/
2=-=X
/
221,X X X X C >>所以干燥分恒速与降速两阶段
恒速段所需时间1t ，二种情况降速阶段所需时间各为2t 、/
2t
C C C Au X X G t )(11-=，**ln 22X X X X AK G t C x C --=，*)(X X K u C x C -=
37.2*)]/(*)ln[(/*)]/(*)ln[(/2/
22/2=----=X X X X X X X X t t C C
445.0)/(*)]/(*)ln[()(/12112=----=C C C X X X X X X X X t t 又h t t 712=+ h t 16.22=⇒、h t 84.41=、h t 12.5/
2=；
h t t 96.91/
2=+ 所以需要9.96小时才能由28.6％干燥至4.8％ 3. 在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15℃湿含量干空气水kg kg H /0073.00=，焓干空气kg kJ I /350=；空气进干燥器温度为90℃，焓干空气kg kJ I /1091=，空气出干燥器温度为50℃；湿含量干空气水kg kg H /023.02=，进干燥器
物料含水量为绝干料水kg kg X /15.01=；出干燥器物料含水量为绝干料水kg kg X /01.02=；干燥器生产能力h kg G /2372=（按干燥产品计）。

试求： 1．绝干空气的消耗量； 2．进预热器前风机的流量（s m /3）； 3． 预热器加入热量（kw ）（预热器热损失可忽略）。

***答案*** 1．求绝干空气量V h Kg X G G C /7.234)1/(22=+= h kg X X G W C /9.32)(21=-=
h
kg H H W V /2096)/(12干空气=-=
2．求风机流量Ｖ
干空气kg m H v H /825.0273/)15273(41.22)18/29/1(30=+⨯⨯+=
h m Vv V H /17293/==
3．求预热器加入热量Q ：
kW h kJ I I V Q 08.43/155104)1(0==-=
4．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m 3/s ？
2． 解：（1）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。

t 0H 0
w 1=0.12
G 2=1000 kg/h
附图1 干燥系统示意图
I
t 0
t 2t 附图2 空气状态变化图
（2）求空气用量
蒸发水分量 kg/h 3.10212
.0103
.012.010001121
2=--⨯=--=w w w G W 因水分在干燥器进出口处焓值相等，所以I 1=I 2，即
（1.01+1.88H 1)t 1+2500 H 1=(1.01+1.88H 2) t 2+2500 H 2
因H 1=H 0=0.01 kg/kg, t 1=70℃, t 2=45℃, 故有
（1.01+1.88×0.01) ×70+2500×0.01=(1.01+1.88H 2) ×45+2500H 2
解得H 2=0.107 kg/kg
干空气用量 L=W/(H 2-H 1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h 空气的湿比容
s h kg t H v H /m 251.0/m 7.9021054.60.856V /m 856.0273
25
273)01.0244.1772.0(273273)244.1772.0(33310==⨯==+⨯⨯+=++=积流量初始状态下的湿空气体干空气。