干燥习题(附答案)..

一、填空及问答题：
1.干燥过程是_________相结合的过程，传质方向为________，传热方向为__________。

2.在总压101.33 kPa，温度20℃下(已知20℃下水的饱和蒸汽压为2.334 kPa)，某湿空气的水汽分压为1.603 kPa，现空气温度保持不变，将总压升高到250 kPa，则该空气的水汽分压为________。

3. 当湿空气的总压一定时，相对湿度ϕ仅与________及________有关。

4.恒速干燥阶段物料表面的温度等于________________________________。

该阶段除去的物料中的水的平衡蒸汽压等于_____________________________。

影响恒速阶段干燥速率的因素的有_______________________________________________________________。

5.已知在常压、25℃下水分在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度100%
ϕ=
时，平衡含水量*
100%0.025
X ϕ==kg水/kg绝干料；相对湿度50%
ϕ=时，平衡含水量
*0.009
X=kg水/kg绝干料。

现将湿基含水量为20%的该物料，与25℃、50%
ϕ=的空气接触，则该物料的自由含水量为_________kg水/kg绝干料，非结合水分量为_________kg水/kg 绝干料。

6.进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定。

若干燥器内部无补充加热，则气体离开干燥器的湿度H越大，干燥器的热效率越，传质推动力越_______。

7.降低废气出口温度可以提高干燥器的热效率，但废气在离开设备之前的温度的限制是________，原因是_____________。

8.在测量湿球温度时，空气速度需大于5 m/s，这是为了。

9.物料的平衡水分一定是___________水分；物料的非结合水分一定是_____________水分。

10.当某物料的干燥过程存在较长的降速阶段时，气流干燥器和流化床干燥器两者中选用________ 较为有利，原因是_____________________________________。

11.欲在298K时用相对温度为60℅的空气干燥木材，使其中水分降到11.5℅
（湿基），你认为是否可能？为什么？已知在此条件下木材的平衡水分为12℅（干基）。

12. 湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处？
13、什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度？两者有何关系？如何测定？
14要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？
15.测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？为什么
16. 在对流干燥过程中。

为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？
17. 如何强化干燥过程？
18. 为什么临界含水量Xc的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?下列两
种情况下Xc将会变大还是变小? （1）提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时；（2）物料的厚度减小时。

试从干燥机理加以分析。

二、计算题：
1. 已知湿空气的（干球）温度为50℃，湿度为0.02kg/kg 干气，试计算下列两种情况下的相对湿度及同温度下容纳水分的最大能力（即饱和湿度），并分析压力对干燥操作的影响。

（1）总压为101.3kPa ；（2）总压为26.7 kPa 。

解：（1）kPa 3.101=p 时： 由 v
v
p p p H -=622
.0
kPa 156.302
.0622.03
.10102.0622.0=+⨯=+=
∴H Hp p v
查得50℃水的饱和蒸汽压为12.34kPa ，则相对湿度 %57.25%10034
.12156.3%100=⨯=⨯=
s v p p ϕ 饱和湿度： 干气6kg/kg 08.034
.123.10134
.12622.0622
.0=-⨯=-=S S S p p p H （2）kPa 7.26=‘
p
时：
kPa 832.002
.0622.07.2602.0622.0=+⨯=+=H Hp p v
‘
’ %74.6%10034
.12832.0%100=⨯=⨯=s v
p p ‘’
ϕ
干气‘’kg/kg 535.034
.127.2634
.12622.0622
.0=-⨯
=-=S
S
S p p p H
由此可知，当操作压力下降时，φ↓，H S ↑，可吸收更多的水分，即减压对干燥有利。

2. 常压下湿空气的温度为80℃、相对湿度为10％。

试求该湿空气中水汽的分压、湿度、湿比容、比热及焓。

查得80℃下水的饱和蒸汽压为47.38kPa 。

∴水汽分压 kPa p p S v 738.438.471.0=⨯==ϕ 湿度 干气1kg/kg 03.0738
.43.101738
.4622.0622.0=-=-=v v p p p H 湿比容
干气
＝＝/kg m 049.1273
80
273)031.0244.1773.0(273273)244.1773.0(3+⨯⨯++⨯
+=νt
H H
比热 C kJ/kg 068.1031.088.101.188.101.1︒⋅⨯+=干气＝＋＝H c H 焓 干气
＝＋＝kJ/kg 69.162031.024*******.12492)88.101.1(⨯⨯++=H
t H I H
3．在I-H 图上确定本题附表中空格内的数值。

5．常压下将温度为25℃、相对湿度为50％的新鲜空气与温度为50℃、相对湿度为80％的废气混合，混合比为2：3（以绝干空气为基准），试计算混合后的湿度、焓及温度。

解：（1）%50,2511=︒=ϕC t 的新鲜空气： 25℃时，kPa 168.31=S p
干气
kg/kg 1088.9168
.35.03.101168
.35.0622.0622
.0311111-⨯=⨯-⨯⨯=ϕ-ϕ=∴S S p p p H
干气
＝＋＝kJ/kg 34.501088.9249225)1088.988.101.1(2492)88.101.1(3
3
1
111--⨯⨯⨯⨯⨯+++=H t H I H
%80,5022=︒=ϕC t 的废气：
50℃时，kPa 34.122=S p 干气
kg/kg 0672.034
.128.03.10134.128.0622.0622
.022222=⨯-⨯⨯=ϕ-ϕ=∴S S p p p H
干气
＝＋＝kJ/kg 3.2240672.0249250)0672.088.101.1(2492)88.101.1(2
222⨯⨯⨯+++=H t H I H
所以混合湿度
干气kg/kg 0443.00672.05
3
1088.9525352321=⨯+⨯⨯=+=
-H H H M 混合焓：
干气kJ/kg 7.1543.2245
3
34.5052535221=⨯+⨯=+=
I I I M
而 M M M M H t H I 2492)88.101.1(++= C 5.400443
.088.101.10443
.024927.15488.101.12492︒=⨯+⨯-=+-=
∴M M M M H H I t
6．干球温度为20℃、湿球温度为16℃的空气，经过预热器温度升高到50℃后送至干燥器内。

空气在干燥器内绝热冷却，离开干燥器时的相对湿度为80％，总压为101.3kPa 。

试求：
（1）在I-H 图中确定空气离开干燥器时的湿度；
（2）将100m 3新鲜空气预热至50℃所需的热量及在干燥器内绝热冷却增湿时所获得的水分量。

解：（1）空气C 16,C 200︒=︒=W t t ，查得干气kg/kg 01.00=H 预热后：干气kg/kg 01.0,C 5011=︒=H t
绝热冷却后，查得干气kg/kg 018.0,C 3022=︒=H t （2）湿空气的比容：
干气
湿气＝＝kg /m 843.0273
20273)01.0244.1773.0(273
273)244.1773.0(3
0+⨯⨯++⨯
+=νt H H
则100m 3湿空气中绝干空气的质量： kg 62.118843
.0100===
H v V L 预热器加入热量：
kJ
3661)2050()01.088.101.1(62.118)
()(0101=-⨯⨯+⨯=-=-=t t Lc I I L Q H P
获得水分量：
kg 95.0)01.0018.0(62.118)(12=-⨯=-=H H L W
7．湿空气在总压101.3kPa 、温度10℃下，湿度为0.005 kg/kg 干气。

试计算： （1） 相对湿度Φ1；
（2） 温度升高到35℃时的相对湿度Φ2；
（3） 总压提高到115kPa ，温度仍为35℃时的相对湿度Φ3；
（4） 如总压提高到1471kPa ，温度仍维持35℃，每100m 3
原湿空气所冷凝出的水分
量。

解：（1）10℃水饱和蒸汽压 kPa 226.11=S p kPa 808.0005
.0622.03
.101005.0622.0=+⨯=+=∴H Hp p v
%9.65%100226
.1808.0%10011=⨯=⨯=
s v p p ϕ （2）t 2＝35℃，kPa 621.52=S p
%4.14%100621
.5808.0%10022=⨯=⨯=
s v p p ϕ （3）kPa 115'=p 时，
kPa 917.0005
.0622.0115
005.0622.0''
=+⨯=+=H Hp p v
%3.16%100621
.5917.0%1002'
2=⨯=⨯=
s v p p ϕ (4) kPa 1471'
'=p , t 2＝35℃时： 饱和湿度 干气kg/kg 0024.0621
.51471621
.5622.0622
.0=-=-=S S S p p p H 原湿空气比容
干气
湿气＝＝kg /m 808.0273
10273)005.0244.1773.0(273
273)244.1773.0(3
11+⨯⨯++⨯
+=νt H H
100m 3
原湿空气中绝干空气质量 干气kg 76.123808
.0100===
H v V L 则冷凝出水
kg 322.0)0024.0005.0(76.123=-⨯=-）（＝S H H L W
8．附图为某物料在25℃时的平衡曲线。

如果将含水量为0.35kg 水／kg 干料的此种物料与
Φ＝50％的湿空气接触，试确定该物料平衡水分
和自由水分，结合水分和非结合水分的大小。

解：Φ＝50％，
平衡水分干料kg/kg 095.0*=X 则自由水分
干料
kg/kg 255.0095.035.0*=-=-X X
Φ＝100％，
平衡水分干料kg/kg 185.0*=X 即结合水分干料％＝kg/kg 185.0100*=ϕX
则非结合水分干料％＝kg/kg 165.0185.035.0100*=-=-ϕX X
9． 在常压干燥器中将某物料从湿基含水量10％干燥至2％，湿物料处理量为300kg/h 。

干燥介质为温度80℃、相对湿度10％的空气，其用量为900kg/h 。

试计算水分汽化量及空气离开干燥器时的湿度。

解：%10,80=︒=ϕC t ，在H-I 图中查得H 1＝0.031kg/kg 干气
绝干空气质量h /kg 94.872031
.01900
11'干气=+=+=
H L L 物料干基含水量 干料kg/kg 1111.01
.011
.01111=-=-=
w w X 干料kg/kg 0204.002
.0102
.01222=-=-=
w w X 绝干物料量 kg/h 270%)101(300)1(11=-⨯=-=w G G C
汽化水分量 kg/h 49.24)0204.0111.0(27021=-⨯=-=）（X X G W C
10
20
30
40
50
60
70
80
90100
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
φ (%)
x k g 水/k g 干料
习题8 附图
又 )(12H H L W -= 则干燥器空气出口湿度 干气kg/kg 059.094
.87249.24031.012=+=+=L W H H
10．在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为100kg/h ，要求将湿基含水量由40％减至5％。

干燥介质为干球温度20℃，湿球温度16℃的空气，经预热器加热至80℃后送至干燥器内。

空气在干燥器内为等焓变化过程，空气离开干燥器时温度为30℃，总压为101.3kPa 。

试求：（1）水分汽化量；（2）干燥产品量；（3）湿空气的消耗量；（4）加热器向空气提供的热量。

解：（1）水分汽化量 kg/h 84.3610005
.0105
.04.01111221121121=⨯--=--=---=G w w w G w w G G G W －＝ 或 干料kg/kg 3
24.014.01111=-=-=
w w X 干料kg/kg 19
1
05.0105.01222=-=-=
w w X kg/h 60)4.01(100)1(11=-⨯=-=w G G C
kg/h 84.36)19
1
32(6021=-⨯=-=）（X X G W C
（2）干燥产品量
kg/h 16.6384.3610012=-=-=W G G
（3）由C 16,C 2000︒=︒=W t t 查图，得干气kg/kg 01.00=H 预热后 干气kg/kg 01.0,C 8011=︒=H t
干气
＝＋＝kJ/kg 22.10701.0249280)01.088.101.1(2492)88.101.1(1
111⨯⨯⨯+++=H t H I
出口空气：等焓过程12I I =
即 22.1072492)88.101.1(222=++H t H
22.107249230)88.101.1(22=+⨯⨯+H H
得：干气kg/kg 03.02=H
而 ）（12H H L W -=
kg/h 184201
.003.084
.3612=-=-=
H H W L
湿空气用量
kg/h 1860)01.01(1842)1(0'=+⨯=+=H L L （4）预热器中的加热量： kW 58.31)2080()01.088.101.1(3600
1842
)()(0101=-⨯⨯+⨯=-=-=t t Lc I I L Q H p
11．在常压干燥器中，将某物料从湿基含水量5％干燥到0.5％。

干燥器的生产能力为7200kg 干料/h 。

已知物料进、出口温度分别为25℃、65℃，平均比热为1.8kJ/(kg ·℃)。

干燥介质为温度20℃、湿度0.007 kg ／kg 干气的空气，经预热器加热至120℃后送入干燥器，出干燥器的温度为80℃。

干燥器中不补充热量，且忽略热损失，试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。

解：物料干基含水量 05263.005.0105.01=-=
X 005025.0005
.01005
.02=-=X
kg/h 76.342)005025.005263.0(7200)(21=-⨯=-=∴X X G W C 又 )(12H H L W -=
即 )007.0(76.3422-=H L （1） 干燥器中不补充热量，且忽略热损失，则 0)()('
1'
221=-+-=I I G I I L Q C D
即 )()('1'
221I I G I I L C -=- （2）
518400)2565(8.17200)()(122'
1'2=-⨯⨯=-=-θθM C C c G I I G
而 22.140007.02492120)007.088.101.1(1=⨯+⨯⨯+=I
22224.26428.80249280)88.101.1(H H H I +=+⨯+= 将上式代入（2）中，
518400)4.26428.8022.140(2=--H L （3） 联立（1）、（3）得：kg/h 34798kg/kg 01685.02==L H 干气，
12．用热空气干燥某种湿物料，新鲜空气的温度为20℃、湿度为0.006kg ／kg 干气，为保证干燥产品质量，要求空气在干燥器内的温度不能高于90℃，为此，空气在预热器内加热至90℃后送入干燥器，当空气在干燥器内温度降至60℃时，再用中间加热器将空气加热至90℃，空气离开干燥器时温度降至60℃，假设两段干燥过程均可视为等焓过程，试求： (1)在Ｉ-Ｈ图上定性表示出空气通过干燥器的整个过程；
(2)汽化每千克水分所需的新鲜空气量。

解：空气状态变化过程如图所示。

A ：干气kg/kg 006.0,C 20=︒=A A H t 由 11C B I I =
1124926088.101.1006.024*******.088.101.1C C H H +⨯+=⨯+⨯⨯+）（）（
得 干气kg/kg 0178.01=C H 也即 干气kg/kg 0178.02=B H 又 C B I I =2
C C H H 24926088.101.10178.024********.088.101.1+⨯+=⨯+⨯⨯+）（）（
得 干气kg/kg 0298.0=C H 故汽化1kg 水所需干空气用量 水kg/kg 02.42006
.00298.01
1=-=-=
A C H H l
新鲜空气用量
水kg/kg 3.42006.102.42)1('
=⨯=+=A H l l
13. 在常压连续逆流干燥器中，采用废气循环流程干燥某湿物料，即由干燥器出来的部分废气与新鲜空气混合，进入预热器加热到一定的温度后再送入干燥器。

已知新鲜空气的温度为25℃、湿度为0.005kg/kg 干气，废气的温度为40℃、湿度为0.034kg/kg 干气，循环
20
6090I
比（循环废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比）为0.8。

湿物料的处理量为1000kg/h ，湿基含水量由50％下降至3％。

假设预热器的热损失可忽略，干燥过程可视为等焓干燥过程。

试求：
（1） 在I-H 图上定性绘出空气的状态变化过程； （2） 新鲜空气用量； （3） 预热器中的加热量。

解：（1）废气循环流程如下图所示。

空气状态变化过程如图所示。

图中：
4
1
=MA CM （2）物料干基含水量
15.015.01=-=
X 97
3
03.0103.02=
-=X 绝干物料
kg/h
500)5.01(1000)1(11=-⨯=-=w G G C
汽化水分量
kg/h 5.484)97
3
1(500)(21=-
⨯=-=X X G W C 对整个干燥过程进行物料衡算
)(02H H L W -=
则绝干空气用量 kg/h 16707005
.0034.05
.48402=-=-=H H W L
新鲜空气用量
kg/h 16790)005.01(16707)1(0'=+⨯=+=H L L （3）预热器中加热量
)()(2111M M P I I L I I L Q -=-=
t I
t t
C 2
而 L L
L L L 52.021==
+= 205
451I I I M
+= )()5451(502202I I L I I I L Q P -=⎥⎦⎤⎢⎣
⎡
+-=∴
其中 kJ/h 68.127034.024*******.088.101.12=⨯+⨯⨯+=）（I kJ/h 945.37005.024*******.088.101.10=⨯+⨯⨯+=）（I kW 7.416kJ/h 105.1)945.3768.127(167076=⨯=-⨯=∴P Q
14. 若空气用量相同，试比较下列三种空气作为干燥介质时，恒速阶段干燥速率的大小关系。

(1) t =60℃,H =0.01kg/kg 干气； (2) t =70℃,H =0.036kg/kg 干气； (3) t =80℃,H =0.045kg/kg 干气。

解：（1）由t =60℃,H =0.01kg/kg 干气查图，得C t w ︒=28，干气kg/kg 024.0=W H 传热推动力：C 322860)(1︒=-=-w t t
传质推动力：干气kg/kg 014.001.0024.0)(1=-=-H H W （2）同理：传热推动力：C 304070)(2︒=-=-w t t
传质推动力：干气kg/kg 013.0036.0049.0)(2=-=-H H W （3） 传热推动力：C 364480)(3︒=-=-w t t
传质推动力：干气kg/kg 017.0045.0062.0)(3=-=-H H W 恒速阶段干燥速率与其推动力成正比，比较之，有：（3）>（2）>（1）。

16．在恒定干燥条件下，将物料由干基含水量0.33kg/kg 干料干燥到0.09kg/kg 干料，需要7小时，若继续干燥至0.07kg/kg 干料，还需多少时间？
已知物料的临界含水量为0.16kg/kg 干料，平衡含水量为0.05kg/kg 干料。

设降速阶段的干燥速率与自由水分成正比。

已知物料的临界含水量为0.16kg/kg 干料，平衡含水量为0.05kg/kg 干料。

设降速阶段的干燥速率与自由水分成正比。

解： *
2*
*121ln )()(X
X X X A U X X G A U X X G C C C C C C C ---+-=+=τττ 即 ]05
.009.005.016.0ln )05.016.0(16.033.0[7---+-=
A U G C C 解得
9.24=A
U G C C
当07.0'
2=X 时，
h 9.8]05
.007.005
.016.0ln
)05.016.0(16.033.0[9.24=---+-⨯=τ
h 9.179.8=-=τ∆∴
17、某湿物料在常压干燥器内进行绝热干燥，干燥后的产品为4 000 kg/h ，湿物料的含水率为15%(湿基，下同)，产品的含水率不得高于1%，空气的初始温度为20℃，相对湿度为40%。

空气预热至120℃后进入干燥器，气体出干燥器的温度选定为70℃。

问：⑴ 所需湿空气用量(m 3/h)；(2) 预热器的热负荷(kW)；(3) 干燥器的热效率；(4) 若选定气体出干燥器的温度过高(或过低)，其弊端是什么？
思路分析：空气与物料在干燥系统中的变化过程如图所示：
t 0
废气空气2w 2≤1%
1
w 1=15%
0ϕ
习题14-5附图
(1) 空气流量
00V H q Vv =
12122
1
1w w G G G w -=-=-2
I I =绝热过程
)11222
1.88
2 500H t H ++1H =预热过程
2
1(29H v =+0=p S3=t 0下水的饱和蒸汽压
(2) 预热器的热负荷 ()0,10p p H Q Vc t t =- (3) 热效率 000,10,203
12
,1010
()()
()
p H p H p D p D
p H Vc t t Vc t t Q Q Q t t Q Q Vc t t t t η---+--=
=
=
+--。