化工原理下册答案

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1、化工原理(天津大学第二版)下册部分答案第8章2. 在温度为25 C及总压为kPa的条件下，使含二氧化碳为(体积分数)的混合空气与含二氧化碳为350g/rrP 的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨 利系数E = 1.66 x105 kPa，水溶液的密度为kg/仍。解：水溶液中co2的浓度为对于稀水溶液，总浓度为c =W8 kmol/m3 = 55.43 kmol/m3t 18水溶液中CO2的摩尔分数为由 p* = Ex = 1.66x105 x 1.443x10ikPa = 23.954 kPa气相中CO2的分压为p = pg =

2、101.3 x 0.03kPa = 3.039 kPa umin,达到最小喷淋密度的要求。16. 矿石焙烧炉送出的气体冷却后送入填料塔中，用清水洗涤以除去其中的二氧化硫。已知入塔的炉气流量 为2400仍/h,其平均密度为kg/m3；洗涤水的消耗量为50 000 kg/h。吸收塔为常压操作，吸收温度为20 C。填 料采用DN5。塑料阶梯环，泛点率取为60%。试计算该填料吸收塔的塔径。解：查得20 C下，水的有关物性数据如下：p = 100.5 x 10-5 Paspl = 998.2 kg/耶炉气的质量流量为采用埃克特通用关联图计算泛点气速，横坐标为查图8-23，得纵坐标为对于DN50塑料阶梯环

3、，由表8-10和附录二分别查得 f = 127 1/mx27 x1 x 目5 x 1.0050.2 = 0.0389.81998.2解出% = L492m/s操作空塔气速为圆整塔径，取D= m校核D =10四=208，故所选填料规格适宜。 d 50取 （L ） . = 0.08mV（mh）最小喷淋密度为操作喷淋密度为50000/998.2m3/(m2 - h) = 63.81m3/(m2 h)-X1.02 U.min操作空塔气速为泛点率为经校核，选用D= m合理。第九章蒸馏1. 在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82 C,在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为p* = kPaA及p* =

4、 kPa，取样测得液面上方气相中组分A的摩尔分数为。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。 B解：本题可用露点及泡点方程求解。解得 p99.76 kPa总本题也可通过相对挥发度求解由气液平衡方程得2. 试分别计算含苯（摩尔分数）的苯一甲苯混合液在总压100 kPa和10 kPa的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（A）和甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系为式中p大的单位为kPa, t的单位为C。苯一甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100 kPa和10 kPa对应的泡点分别取和C）解：本题需试差计算(1)总压 p 总= 100 kPa初设泡点为C,则1g p * = 6.032 -120

5、6.35 = 2.191a94.6 + 220.24得 p = 155.37 kPa同理1343.94,队1g p* = 6.078 - 946219 58 =技。p* = 63.15 kPap 总=6.4 x155.37 + 0.6 x 63.15)kPa = 100.04kPaa =耳=537 = 2.46p *63.15(2)总压为p总=10 kPa通过试差，泡点为c, pa=, p*随压力降低，a增大，气相组成提高。3.在100 kPa压力下将组成为（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸僧和简单蒸僧。原料液处理量为100kmol，汽化率为。操作范围内的平衡关系可表示为j =

6、 0.46x + 0.549。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。解：（1）平衡蒸僧（闪蒸）依题给条件q = 1 - 0.44 = 0.560.56x - =x - 0,55 = 1.25 -1.273x-1 q -1 0.56 -10.56 -1由平衡方程 j = 0.46x + 0.549联立两方程，得y = , x =nD = 0.44% = 0.44 x100 kmol = 44kmol（2）简单蒸僧% = 44 kmoln W = 56 kmol0.5798 = L1n 口549 - 0.54 xw0.54 0.549 - 0.54 x 0.55简单蒸僧收率高（%），釜残液

7、组成低（）4. 在一连续精僧塔中分离苯含量为（苯的摩尔分数，下同）苯一甲苯混合液，其流量为100kmol/h。已知馏出液组成为，釜液组成为，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成不变，馏出液最大可能 的流量。解：（1）馏出液的流量和苯的收率（2）馏出液的最大可能流量当nioo%时，获得最大可能流量，即5. 在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h，其组成为（易挥发组分A的摩 尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96%，釜液的组成为。试求（1）馏出液 的流量和组成；（2）若操作回流比为，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段

8、的液相负荷。解：（1）馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得q L8 kmol/h= kmol/hn,W 0.033q q q =（100 54.55）kmol/h= kmol/h（2）精馏段操作线方程（3）提馏段的液相负荷6. 在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h，其组成为（易挥发组分的摩尔分 数，下同），原料液的泡点为92 C。要求馏出液的组成为，釜液组成为，操作回流比为。试求如下三种进料热 状态的q值和提馏段的气相负荷。（1）40 C冷液进料；（2）饱和液体进料；（3）饱和蒸气进料。已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg，比热容为kJ/（kg C）。解

9、：由题给数据，可得（1）40 C冷液进料q值可由定义式计算，即（2）饱和液体进料 此时 q=1（3）饱和蒸气进料q = 0三种进料热状态下，由于q的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料W 最小。7. 在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h,要求馏出液中易挥发组分的收率为94%。已知精僧段操作线方程为y = +; q线方程为y=2-3x。试求（1）操作回流比及僧出液组成；（2）（4）提僧段操作线方程。进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq；解：（1）操作回流比及僧出液组成由题给条件，得= 0.75 及= 0

10、.238R +1 R + 1解得R= 3, Xd =2）进料热状况参数及原料液组成由于解得q =（气液混合进料），xF =（3）两操作线交点的坐标值xq及yq联立操作线及q线两方程,解得xq=及yq=（4）提僧段操作线方程其一般表达式为式中有关参数计算如下:q = (50 24.68) kmol/h = kmol/hq= a qn,FXf = 0.94 x 50 x 0.5 kmol/h = 24.68kmol/h q = qn,D x0.952n,Wn，FDq L = Rq d + qq f =(3x24.68 + 0.75x50)kmol/h = kmol/hq = q q =(111.5

11、4 25.32) kmol/h = kmol/h了 , = 11154 x， 2532 x 0.0592 = 1.294x 0.0173986.2286.228. 在连续精僧塔中分离苯一甲苯混合液，其组成为（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求僧出液组成 为，釜残液组成为。操作回流比为，平均相对挥发度为，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。习题8 附表习题8附图在x-y图上作出平衡线，如本题附图所示。由已知的XD, XF, 乂在附图上定出点a、e、c。精僧段操作线的截距为上 =-0红=0.271，在y轴上定 R +1 2.5 +1出

12、点b，连接点a及点b，即为精僧段操作线。过点e作q线（垂直线）交精僧段操作线于点d。连接cd即得提僧段操作线。从点a开始，在平衡线与操作线之间绘阶梯，达到指定分离 程度需11层理论板，第5层理论板进料。9. 在板式精僧塔中分离相对挥发度为2的两组分溶液，泡点进料。僧出液组成为（易挥发组分的摩尔分数, 下同）,釜残液组成为，原料液组成为。已测得从塔釜上升的蒸气量为93 kmol/h,从塔顶回流的液体量为kmol/h, 泡点回流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流比的倍数。解：（1）原料液的处理量由全塔的物料衡算求解。对于泡点进料，q=1q = q q =（93 58.5）kmo

13、l/h= kmol/h贝lj0.6q f = 0.95 x 34.5 + （q f 34.5）x 0.05解得 q= 56.45 kmol/h（2） R为Rmin的倍数R =对于泡点进料，Rmin的计算式为于是=。 = 1.275Rmin 1.33310.在常压连续精僧塔内分离苯一氯苯混合物。已知进料量为85 kmol/h，组成为（易挥发组分的摩尔分数,下同）,泡点进料。塔顶僧出液的组成为，塔底釜残液组成为。操作回流比为。塔顶米用全凝器，泡点回流。苯、氯苯的汽化热分别为kJ/mol和kJ/mol。水的比热容为kJ/ （kg C）。若冷却水通过全凝器温度升高15 C, 加热蒸汽绝对压力为500

14、kPa （饱和温度为C,汽化热为2 113kJ/kg）。试求冷却水和加热蒸汽的流量。忽略 组分汽化热随温度的变化。解：由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即对于泡点进料，精僧段和提僧段气相负荷相同，则(1) 冷却水流量由于塔顶苯的含量很高，可按纯苯计算，即(2) 加热蒸汽流量釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯苯计算，即11. 在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为。原料液流量为100 kmol/h, 进料热状态参数q=1,馏出液流量为60kmol/h，釜残液组成为(易挥发组分的摩尔分数)，试求(1)操作线方 程；(2)由塔内最下一层理论板下降的液相组成x，皿。解：本题为提馏塔

15、，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。(1) 操作线方程此为提馏段操作线方程，即式中 q = qq = 100kmol/hq = q = 60 kmol/hq = q q =(100 60) kmol/h=40 kmol/h则y =100 x四 x 0.01 = 1.667x 0.00676060(2) 最下层塔板下降的液相组成由于再沸器相当于一层理论板，故x，皿与必w符合操作关系，贝IJ提馏塔的塔顶一般没有液相回流。12. 在常压连续精馏塔中，分离甲醇一水混合液。原料液流量为100 kmol/h,其组成为(甲醇的摩尔分数, 下同)，冷液进料(q=),馏出液组成为，甲醇

16、回收率为90%，回流比为最小回流比的3倍。试比较直接水蒸气加热和间接加热两种情况下的釜液组成和所需理论板层数。甲醇一水溶液的t-x-y数据见本题附表解：（1）釜液组成由全塔物料衡算求解。 间接加热 直接水蒸气加热关键是计算R。由于q =，则q线方程为在本题附图上过点e作q线，由图读得：xq=，yq =于是 q=（1.85 x 29.35 +1.2x 100lmol/h = 174.3 kmol/h显然，在塔顶甲醇收率相同条件下，直接水蒸气加热时，由于冷凝水的稀释作用，明显降低。（2）所需理论板层数在x-y图上图解理论板层数附图1附图2间 习题12附图接加热精馏段操 作线的截 距为由X二 D及截

17、距作 出精馏段操作线ab，交q线与点d。由xw二定出点c,连接cd即为提馏段操作线。由点a开始在平衡线与操作线之间作阶梯，Nt二5 （不含再沸器），第4层理论板进料。直接蒸汽加热 图解理论板的方法步骤同上，但需注意xw二是在x轴上而不是对角线上,如本题附图所示。 此情况下共需理论板7层，第4层理论板进料。习题13附图计算结果表明，在保持馏出液中易挥发组分收率习题13附图相同条件下，直接蒸汽加热所需理论板层数增加。且需注意，直接蒸汽加热时再沸器不能起一层理论板的作用。13. 在具有侧线采出的连续精馏塔中分离两组分理想溶液，如本题附图所示。原料液流量为100 kmol/h,组成为（摩尔分数，下同）

18、，饱和液体进料。塔顶僧出液流量qn,D为20 kmol/h，组成XD1为，釜残液组成为。从精僧段抽出组成XD2为的饱和液体。物系的平均相对挥发度为。塔顶为全凝器，泡点回流，回流比为，试求1）易挥发组分的总收率；（2）中间段 的操作线方程。解：（1）易挥发组分在两股僧出液中的总收率由全塔的物料衡算，可得qn D2的计算如下及 q x = 20 x 0.98 + 0.9q+ 0.05（00 - 20 - q ）n,F Fn,D2n,D2整理上式，得到q= 31.06 kmol/h于是20 0 0.98 + 31.06 6 0.9 XW0% = 95.1% A100 x 0.5（2）中间段的操作线方

19、程由s板与塔顶之间列易挥发组分的物料衡算，得q y = q x + q x + q xn,Vs s+1n,Ls s n,D D1 n,D2 D2（1）式中q = (R + 1)q= (4 x 20) kmol.Jh = 80 kmolfh将有关数值代入式（1）并整理，得到14.在常压连续精僧塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为。原料液组成为（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气加料。已知精僧段操作线方程为y=+,试求（1）操作回流比与最小回流比的比值；（2）若塔顶第一板下降的液相组成为，该板的气相默弗里效率E。MV1解：（1）R与R的比值先由精僧段操作线方程求得R和x,再计算R。

20、minDmin由题给条件，可知解得 R = 3对饱和蒸气进料，q = 0, y = q则 业=二=1.152Rmin 2.604（2）气相默弗里效率气相默弗里效率的定义式为e = 44M，V y* - y（1）式中y = x = 0.8将有关数据代入式（1）,得15.在连续精僧塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100 kmol/h,组成为（易挥发组分的摩尔分数,下同），饱和蒸气进料。僧出液组成为，釜残液组成为。物系的平均相对挥发度为。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。塔釜的汽化量为最小汽化量的倍，试求（1）塔釜汽化量;（2）从塔顶往下数第二层理论板下降的液相组成。解：先求出最小回流比，

21、再由最小回流比与最小汽化量的关系求得qn,Vmi。液相组成x2可用逐板计算得到。（1）塔釜汽化量对于饱和蒸汽进料q=0, *二，Rmin可用下式计算,q = q f-w = 100 x_.5 kmol/h = 50kmol/hn,Dn,F -D - -*0.95 - 0.05q . = (2.7 +1) x 50kmol/h = 185 kmol/hqnV, m.n也可由提僧段操作线的最大斜率求得，即.5 一.05 = 1.5880.3333 - 0.05q . + q n7mn,qn,Vmin将qnW= 50 kmol/h代入上式，解得J-Umin一 n,W =（2）第2层理论板下降液相组成

22、X2逐板计算求x2需导出精僧段操作线方程。解得 R = 3.72塔顶全凝器16.某制药厂拟设计一板式精僧塔回收丙酮含量为（摩尔分数，下同）水溶液中的丙酮。原料液的处理量为30 kmol/h，僧出液的组成为，丙酮回收率为%。塔顶全凝器,泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试根据如下条件计算塔的有效高度和塔径。进料热状况饱和液体总板效率61%操作回流比全塔平均压力110 kPa理论板层数全塔平均温度81C板间距空塔气速m/s解：由题给条件,可得取28N = N = 170 = 27.88p E T 0.61式中(1)(2)塔的有效高度塔径精僧段和提僧段气相负荷相同，则q V,v于是 D =22.4q nv

23、 气22.4 x 69.3 x (273 + 81) x 101.33 口” 飞-05151m33600, TP m3 S = m34 x 0.5151/m = 0.894mV 0.82 n3600 x 273 x 110根据系列标准，选取塔径为900 mm。17.在连续精僧中分离A、B、C、D、E （按挥发度降低顺序排列）五组分混合液。在所选择流程下，C为轻 关键组分，在釜液中组成为（摩尔分数，下同）;D为重关键组分,在僧出液中的组成为。原料液处理量为100 kmol/h, 其组成如本题附表1所示。17题附表1组分ABCDE试按清晰分割法估算僧出液、釜残液的流量和组成。解：由题意，A、B组分

24、在釜残液中不出现，E组分在僧出液中不出现，且疽，Xd,d二。作全塔物料衡算，得将有关数据代入上式，解得计算结果列于本题附表2。第十一章固体物料的干燥习题解答1. 已知湿空气的总压力为100 kPa，温度为50 C，相对湿度为40%，试求（1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度。解：（1）湿空气的水汽分压由附录查得50 C时水的饱和蒸气压Ps = 12.34kPa，故（2）湿度（3）密度=0.9737 m3湿空气/kg绝干气密度 p = * 如 =* 0.0323 kg . m3湿空气 =1.06kg m3湿空气 h u 0.9737H2. 常压连续干燥器内用热空气干燥某湿物料，

25、出干燥器的废气的温度为40 C,相对湿度为43%，试求废 气的露点。解：由附录查得40 C时水的饱和蒸气压Ps = 7.3766kPa，故湿空气中水汽分压为查出Ps=3.172kPa时的饱和温度为C,此温度即为废气露点。3. 在总压kPa下，已知湿空气的某些参数。利用湿空气的H-I图查出附表中空格项的数值，并绘出分题4 的求解过程示意图。习题3附表序湿度干球温度湿球温度相对湿度焓水汽分压露点号kg/kg绝干气/CC%kJ/kg绝干气kPaC1()86(35)51403232()793711(160)303()8642(10)1936354()(60)4237192解：附表中括号内的数为已知，其

26、余值由H-I图查得。分题4的求解过程示意图略。4.将t0= 25oC、H0 = 0.005kg水/kg绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的t2= 40oC、H2 = 0.034kg水/kg绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1： 3。试求(1)混合气体的温度、湿度、焓和相对湿度；(2)若后面的干燥器需要相对湿度10%的空气做干燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度解：(1)对混合气列湿度和焓的衡算，得1H 0 + 3H 2 = 4 H(a)110 + 312 = 41(b)当t = 25 C、H0 = 0.005kg水/kg绝干气时，空气的焓为当七=40 C、H = 0.034kg水/k

27、g绝干气时，空气的焓为将以上值代入式(a)及式(b)中，即分别解得：Hm = 0.02675 kg/kg绝干气I = 105.2 kJ/kg 绝干气由 I =(1.01+1.88H )x t + 2490H得t = 36.4 C混合气体中的水汽分压解出 p = 4178Pat广36.4 C时水的饱和蒸汽压为ps = 6075Pa所以混合气体的相对湿度为中=4178 x100% = 68.8%6075（2）将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10%故 p = 41780Pas查水蒸气表知此压力下的饱和温度为C。故应将此混合气加热至C。5. 干球温度为20 C、湿度为kg水/kg绝干气的湿空气通

28、过预热器加热到80 C后，再送至常压干燥器 中，离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：（1） 1 m3原湿空气在 预热过程中焓的变化；（2） 1 m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。解：（1） 1 m3原湿空气在预热器中焓的变化。当t0= 20 C、H0 = 0.009 kg/kg绝干气时，由图11-3查出10 = 43 kJ/kg绝干气。当 ti = 80 C、H = H0 = 0.009 kg/kg 绝干气时，由图 11-3 查出 i = 104 kJ/kg 绝干气。故1 kg绝干空气在预热器中焓的变化为：原湿空气的比体积：故1 m3原湿空气焓的变化为

29、；（2） 1 m3原湿空气在干燥器中获得的水分。由=80 C、H1 = H 0 = 0.009 kg/kg绝干气在H-I图上确定空气状态点，由该点沿等I线向右下方移动与4 = 80%线相交，交点为离开干燥器时空气的状态点，由该点读出空气离开干燥器时的湿度H2 = 0.027 kg/kg绝 干气。故1 m3原空气获得的水分量为：6. 用4题（1）的混合湿空气加热升温后用于干燥某湿物料，将湿物料自湿基含水量降至，湿物料流量为1000 kg/h，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求1）新鲜空气耗量；（2）进入干燥器的湿空气 的温度和焓；（3）预热器的加热量。解：（1）新鲜空气耗量蒸发水

30、量绝干空气用量新鲜空气用量（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等。将H = 0.02675 kg/kg绝干气代入，解出：m所以，进入干燥器的湿空气的温度为。C,焓为kJ/kg绝干气。（3）预热器的加热量7. 在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l 000kg/h，温度为20 C,含水量为4%（湿基，下 同），要求干燥后产品的含水量不超过，物料离开干燥器时温度升至60 C,湿物料的平均比热容为kJ / （kg 绝干料.C）。空气的初始温度为20 C,相对湿度为50%,将空气预热至100 C进干燥器，出干燥器的温度为50 C, 湿度为kg/k

31、g绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10%计。试求（1）计算新鲜空气的消耗量；（2）预 热器的加热量Qp；（3）计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数；（4）干燥系统的热效率。解：（1）新鲜空气消耗量，即绝干物料 G = G G - W1 ）= 1000（1 - 0.04）kg绝干料/h = 960kg绝干料Jh所以W = G（X1- X2） = 960（0.04167 -0.00503）kg/h = 35.17kg/h20 C时空气的饱和蒸汽压为ps = 2.3346kPa（2）预热器的加热量Qp，用式11-31计算Qp,即（3）加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数加热物料耗热总

32、耗热量加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数：125952 X100% = 51.9%242484（4）干燥器的热效率门，若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则用式11-37计算干燥系统的热效率。8. 用通风机将干球温度 =26oC、焓10 = 66kJ/kg绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到 = 120oC后进入 连续逆流操作的理想干燥器内，空气离开干燥器时相对湿度中2 = 50%。湿物料由含水量 = 0.015被干燥至含 水量 = 0.002，每小时有9 200 kg湿物料加入干燥器内。试求（1）完成干燥任务所需的新鲜空气量；（2） 预热器的加热量；（3）干燥器的热效率解：（1）新鲜空气耗量

33、绝干物料流量根据七=26 C、10 = 66 kJ/kg绝干气，求出H0 = 0.0157 kg/kg绝干气根据=120 C、H = H0 = 0.0157，求出 I1 = 163.8 kJ/kg 绝干气理想干燥器，所以12 = I1 = 163.8kJ/kg绝干气H _ 0.6229 p _0.311 p2 = p总一92P - 101330-0.5p(a)I =(1.01 +1.88H ) + 2490H = 163.8kJkg绝干气(b)设温度2,查水蒸气表得相应的饱和蒸汽压叩由（a）式求湿度与再代入方式反求温度2，若与初设值一致，计算结束。若与初设值不一致，则需重复以上步骤。解得：ps

34、 = 13180pa，对应的饱和温度为：J534Cp2 = 6590Pa , H2 = 0.04326kg/kg 绝干气绝干空气消耗量新鲜空气消耗量（2）预热器的加热量（3）干燥器的热效率本题亦可利用H-I图求气。9-在一常压逆流的转筒干燥器中，干燥某种晶状的物料。温度 = 25C、相对湿度中0 =55%的新鲜空气经过预热器加热升温至，i=95C后送入干燥器中，离开干燥器时的温度七=45。预热器中采用18。kpa的饱和蒸汽加热空气，预热器的总传热系数为85W/（m2K），热损失可忽略。湿物料初始温度气=24 C、湿基含水量w广；干燥完毕后温度升到七=6。以湿基含水量降为w2二。干燥产品流量G?

35、 =1。理心绝干物料比热容Cs=1.5kJ/ （kg绝干料C），不向干燥器补充热量。转筒干燥器的直径D=m、长度Z=7 m。干燥器外壁向空气的对流一辐射联合传热系数为35 kJ/ （m2hC）。试求（1）绝干空气流量；（2）预热器中加热蒸汽消耗量；（3）预热器的传热面积。解：（1）绝干空气流量绝干物料流量水分蒸发量查出25 C时水的饱和蒸气压为Pa，故新鲜空气的湿度为:H = 0-62290Ps0 = 0.622x 055、3168.4 kg kg绝干气=0.0109kg kg绝干气 0 101.33-9 p 101.33-0.55x 3168.4对干燥器做水分的衡算，取为1h基准，得:L (

36、H 2 - 0.0109) = 36.33(a)对干燥器做热量衡算得：其中 I = (1.01+1.88 H) + 2490H题给c =1.5 kJ/ (kg 绝干料C)I = c e + c X e = 1.5 X 24 + 4.187 x 0.0384 x 24kjkg绝干料=39.86kJkg绝干料12 = G.5 X 60 + 4.187 X 0.002 x 60)kLkg 绝干料=90.5kJkg 绝干料题给a = 35 kJ/(m2 ,hC)Q =a SAt = a (nDL)(4-1 )L aa20将以上诸值代入热量衡算式，得:(b)整理得 79.59L = 2574.6H L

37、+ 93042.5联立式（a）和式（b）,解得H2 = 0.02093 kg/kg 绝干气L = 3621 kg 绝干气/h（2）预热器中加热蒸气消耗量加热蒸气压强为180 kPa，查出相应的汽化热为kJ/kg, T= C。预热器中消耗热量的速率为: 其中 I = K.01 +1.88x0.0109）x25 + 2490x0.0109kJ.kg绝干气=52.9kJkg绝干气261205Q = 3621&25.04 - 52.9)kJh = 261205kJh = 72.56kW加热蒸气消耗量二= 118 kg/h2214.3（3）预热器的传热面积10. 采用常压并流干燥器干燥某种湿物料。将20

38、 C干基含水量为的某种湿物料干燥至干基含水量为，物料 出干燥器的温度是40C，湿物料处理量为250 kg/h，绝干物料的比热容为kJ/ （kg绝干料C）。空气的初始 温度为15 C,湿度为kg水/kg绝干气，将空气预热至100 C进干燥器，在干燥器内，空气以一定的速度吹送 物料的同时对物料进行干燥。空气出干燥器的温度为50 C。干燥器的热损失kW。试求（1）新鲜空气消耗量； （2）单位时间内预热器消耗的热量（忽略预热器的热损失）；（3）干燥器的热效率；（4）若空气在出干燥器 之后的后续设备中温度将下降10 C,试分析物料是否会返潮。解：（1）新鲜空气消耗量对非理想干燥器，I1丰12, H2需联

39、解物料衡算和热量衡算方程求出。由物料衡算式得32.17 = L（ H 2 - 0.007）（a）由热量衡算式其中：代入上式，得L(2584H 2 - 69.25) +14078.8 = 0(b)联解(a)式和(b)式，得H2 = 0.02393 kg/kg 绝干气，L = 1900 kg绝干气. h新鲜空气消耗量为(2) 单位时间内预热器消耗的热量Qp=1900(1.01 +1.88 x 0.007)(100-15)kJ/h = 165240 kJ/h= kW(3) 干燥器的热效率门(4) 若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10C，物料是否会返潮用H -1图查，七，H2下，空气的露点为

40、26 C,而物料降温10 C后为30 C,所以物料应该不会返潮。11. 对10 kg某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在x m的浅盘中，温度t =75 C,湿度H二 kg/kg绝干气的常压空气以2 m/s的速度垂直穿过物料层。现将物料的含水量从X=kg/kg绝干物料干燥至X2 = kg/kg绝干物料，试求(1)所需干燥时间；(2)若空气的t、H不变而流速加倍，干燥时间如何改变(3)若物 料量加倍，而浅盘面积不变，所需干燥时间又为多少(假设三种情况下干燥均处于恒速干燥阶段。)解：(1)恒速段干燥速率由空气t = 75C, H = 0.018kg/kg绝干气，查H -1图得t = 34

41、 C,相应水的汽化热ytw= 2416kJ/kg，空气 对物料的对流传热系数：湿空气的质量速度：湿空气密度：湿空气比体积：恒速干燥段时间：(2)空气气速加倍后U = 20.37U = 20.37 X0.532x 10-3 = 0.688 x 10-3kg/ (m2 - s)G=8 kg绝干料/m2，不变恒速干燥时间：(3)物料加倍后，G加倍S12. 在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验。已知物料的干燥面积为m2绝干物料质量为15 kg，干燥时间无 限长时物料可被干燥至kg。假设在实验范围内，物料的干燥速率与含水量X呈线性关系。实验测得将湿物料从 kg干燥至kg需要h。试求在相同干燥条件下，将湿物料

42、由kg干燥至17 kg需要多少时间。解：设干燥速率与物料含水量之间的关系为：U = k（X -c）（a）因为U = 0 时，X = X *据题意 X * = 15.3-15 = 0.0215代入3）式，得c = 0.02所以 U = k（X -0.02）分离变量积分，得将 x = 30-15 = 1，X = 24-15 = 0.6 代入115215得 = 0.3813Sk.17 一15,所以，当X = 0.1333时31513. 某湿物料经过h恒定条件下的干燥后，含水量由X1 = kg/kg绝干料降至X2=kg/kg绝干料，已知物 料的临界含水量Xc = kg/kg绝干料、平衡含水量X * = kg水分/kg绝干料。假设在降速阶段中干燥速率与物 料的自由含水量（X - X*）成正比。若在相同的干燥条件下，要求将物料含水量由X1 = kg水分/kg绝干料降 至X2 = kg水分/kg绝干料，试求所需的干燥时间。解：恒速干燥阶段干燥时间：降速干燥阶段干燥速率与物料的自由含水量（X-X*）成正比，因此，临界点处：降速段干燥时间：总干燥时间：将第一次干燥实验的数据代入，解得第二次干燥实验的条件与第一次相同，即G、S、kx、Xc、X*均不变，SL = 2.34不变。所以，第二 次干燥实验的干燥时间为：