第七章萃取与干燥

一、填空题

1．萃取操作的依据是混合液中各组分在萃取剂S中溶解度的差异。2．选择性系数β=∞出现在B和S不互溶物系中。

3．总压恒定下，t一定，t d增加，则p w增大；φ增大；I 增大；t w增大。4．干燥时，空气湿度H增加，则物料临界含水量Xc 减小，平衡含水量X*增大。减小热气温度t，则Xc 减小，X*增大。

5．在恒定干燥条件下，已知：X*=10%，Xc=30%，结合水为20%（均为干基）。今有湿料200kg，含水40%（湿基）与热空气长时间充分接触，则：

（1）干燥过程除去非结合水= 56 kg；

（2）降速阶段除去的结合水= 12 kg。

6．恒定的干燥条件是指空气温度、湿度、流速以及与物料的接触方式都不变。

7．在实际的干燥操作中，常常用干湿球温度计来测量空气的湿度。

二、选择题

1．单级萃取中，若加入的纯溶剂S增加，其他操作条件不变，则萃取液组成D 。

A 变大

B 变小

C 不变

D 不确定

2．进行萃取操作时应使： C

A 分配系数大于1

B 分配系数小于1

C 选择性系数大于1

D 选择性系数小于1

3．物料的平衡水分一定是 C 。

A 非结合水份

B 自由水分

C 结合水份

D 临界水分

4．空气的干球温度为t，湿球温度为t w，露点温度为t d，当空气的相对湿度为98%时，则B

A t=t w=t d

B t>t w>t d

C t

D t>t w=t d

5. 同一物料, 若恒速段的干燥速率增加, 则临界含水量 A

A 变大

B 变小

C 不变

D 不确定

6．同一物料，在一定的干燥速率下，物料越厚，则临界含水量越B 。

A 低

B 高

C 不变

D 不一定

7．湿空气在预热过程中不变化的参数是C

A 焓

B 相对湿度

C 露点温度

D 湿球温度8．相对湿度、绝热饱和温度、露点温度、湿球温度中，与空气的温度无关的是C

A 相对湿度

B 绝热饱和温度

C 露点温度

D 湿球温度

9．真空干燥的优点是： C

A 省钱

B 干燥速率缓慢

C 能避免物料发生不利反应

D 能避免表面硬化

三、计算题

1．欲将A、B混合物在多级逆流萃取设备中加以分离。使用纯溶剂S=40kg/h，B—S完全不互溶，稀释剂B=30kg/h。且知分配系数k=Y A/X A=1.5（Y、X均指比质量分率），进料组成X f=0.3kg A/kg B，要求最终组成X N=0.05 kg A/kg B。

试求完成分离任务所需的理论级数。

解：B－S完全不互溶时，多级逆流萃取的计算可用图解法（画梯级）和解析

法两种方法。

（1）图解法：操作线方程)

(11F i i X S B Y X S B

Y -

+=

+表示过点）（S N Y X ,，斜率为

3/4

1.8。

(2) 分配曲线为过原点的直线时可用解析法： 萃取因子为：

2

30

405.1=⨯=

=

B

kS A m

81.1]2105.03.0)211ln[(2ln 1]1)11ln[(ln 1=+⨯-=+-

--

=

∴m S N

S

F m

m

A k

Y X

k Y X A A n

2. 某湿物料的处理量为1000kg/h ，温度为20℃，湿基含水率为4%，在常压下用热空气进行干燥，要求干燥后产品的湿基含水率不超过0.5%，物料离开干燥器时温度升至60℃，湿物料的平均比热容为

3.28KJ/kg 绝干料. ℃，空气的初始温度为20℃，相对湿度为50%，若将空气预热至100℃后进入干燥器，出干燥器的温度为50℃，湿度为0.02kg/kg 绝干料，干燥过程的热损失约为预热器供给热量的10%，试求：

（1） 新鲜空气消耗量L 0

（2） 干燥系统消耗的总热量Q

（3） 干燥系统的热效率η，若干燥系统保温良好，热损失可忽略时，

热效率可提高多少？

解：（1）新鲜空气消耗量L 0

h

/kg 2783)1(00新鲜空气=+=H L L

（2）kW 4.91=Q

（3）%67.27=η， %27.30'

=η

3. 常压下以温度为20℃，温度为0.01kg/kg 绝干气的新鲜空气为干燥介质，干燥某种物料，空气在预热器中被加热至120℃后送入干燥器，离开干燥器时的温度为60℃，湿度为0.05 kg/kg 绝干气。湿物料的初始温度为30℃，湿基含水率为20%，干燥后的产品量为60kg/h ，湿基含水量为5%，物料温度为50℃，绝干物料比热容为1.0KJ/kg ℃，忽略热损失，求： （1） 风机入口体积的流量，

0.3

X

X N

O

（2） 预热器消耗的热量 （3） 向干燥器补充的热量 解：（1）风机入口体积的流量

先求绝干空气耗量L ，再利用湿空气比容求空气体积流量

1

2H H W L -=

，其中h kg w G G /57)05.01(60)1(22=-⨯=-=

h

kg X X G W /25.11)053.025.0(57)05

.0105.02

.012.0(57)(21=-⨯=--

-⨯=-=h

kg L /3.28101

.005.025.11=-=

∴

绝干气

湿空气kg /842.0273

20273)01.0244.1772.0(10

0133.1273273)244.1772.0(3

5

0m P

t H v H =+⨯⨯+=⨯⨯

++=

h m Lv V H

/9.236842.03.2813

=⨯==∴风机入口体积流量为

（2）预热器消耗的热量

h

kJ t t H L t t LC I I L Q H P /28980)20120()01.088.101.1(3.281))(88.101.1()()(0100101=-⨯⨯+⨯=-+=-=-=

（3）向干燥器补充的热量

L D Q I I G I I L Q +-+-=)()('

1'

212

湿空气的焓H t H I 2490)88.101.1(++=，则

绝干气

绝干气kg kJ I kg kJ I /7.19005.0249060)05.088.101.1(/4.14801.02490120)01.088.101.1(21=⨯+⨯⨯+==⨯+⨯⨯+=

湿物料的焓θθ)(w s m XC C C I +==‘

，则

绝干料绝干料

kg kJ I kg kJ I /0.6150)187.4053.00.1(/4.6130)187.425.00.1('2'

1=⨯⨯+==⨯⨯+=

h kJ Q D /2.118760)4.610.61(57)4.1487.190(3.281=+-⨯+-⨯=∴

4. 在一常压连续干燥器中,湿物料处理量为0.8kg/s,物料含水量由5%干燥到1%(均为湿基).空气初始温度为20℃、湿度为0.05kg/kg 干空气，空气离开干燥器时的温度为55℃。为保证干燥产品的质量，要求进入干燥器的空气温度不得高于90℃。试求以下两种情况下所需的空气量，kg 干空气/s 和耗热量，kW 。假设干燥过程为理想干燥过程。

1） 将新鲜空气预热到90℃进入干燥器进行干燥操作。

2） 采用废气循环，即将循环废气返回到干燥器入口，与出预热器的新鲜空气混合，循环气中绝干空气量为干燥器出口废气中绝干空气量的2/3，混合气温度t m 为90℃，再进入干燥器进行干燥操作。

解：（1）

1

2H H W L -=

，其中s kg w G G /76.0)05.01(8.0)1(11=-⨯=-=

s

kg X X G W /032.0)01.0053.0(76.0)01

.0101.005

.0105.0(

76.0)(21=-⨯=--

-⨯=-=05

.001==H H kg/kg 干空气