化工原理(第四版)习题解--第七章--干燥

《化工原理(第四版)习题解--第七章--干燥》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理(第四版)习题解--第七章--干燥（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

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(1)，40时水蒸气的饱和蒸气压湿度 干气焓 (2) 湿空气中水汽分压50时水的饱和蒸气压相对湿度 湿度 干气【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)空气中的水汽分压。解 总压(1) 30时，水的饱和蒸气压湿度 干气(2) 饱和湿度 干气(3)露点时的饱和湿度干气从水的饱和蒸气压为2

2、.97kPa查得水的饱和温度为23.3，故空气的露点(4) 干气时，空气的焓为 干气(5) t=30时的水汽分压 【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汽分压。解 湿球温度时，水的饱和蒸气压，比汽化热湿球表面处的湿空气，在总压及湿球温度时的湿度为干气空气在时的湿度为干气湿空气的水汽摩尔分数为 水汽分压 【7-4】利用湿空气的图填写下表的空白。干球温度/湿球温度/湿度干气相对湿度/%焓干气水汽分压露点/504020（55）3030（26）（16）（39）（20）（0.018）（0.0145）（0.0087）0.04（0.01）（23

3、）（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；(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所蒸发的

4、水分量。解 空气总压，干球温度t=20，湿球温度。(1)原空气的湿度干气，露点，相对湿度，焓干气，水汽分压。(2) 空气离开预热器的温度t=50，求得湿度干气，相对湿度，焓干气。(3) 原空气的比体积干气原空气在预热器所增加的热量为(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，求得温度，焓干气，露点，湿度干气。(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水【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，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

5、量。解 总压空气进口湿度干气空气出口湿度干气进口湿空气的比体积干气100m3湿空气中含有的干空气量为（干气），除去的水分量为水【7-7】湿空度的总压为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，求出加压后每千克干空气所冷凝的水分量。解 (1)总压干气温度t=10时水的饱和蒸气压相对湿度 另一解法：湿空气中水汽摩尔分数 水汽的

6、分压 相对湿度 (2) 温度t=35时，水的饱和蒸气压为相对湿度 (3)与(2)问相比，总压由相对湿度与总压成正比，故(4) 温度时，水的饱和蒸气压为饱和湿度 干气原空气的湿度 干气每千克干空气所冷凝的水分量为干气【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冷凝70%时的饱和湿度；(3)若混合气温度降为10，试计算总压力增加到多大，才能使苯蒸气冷凝70%。苯的饱和蒸气压用附录十的Antoine方程计算。解 总压，相对湿度。(1) 计算湿度 苯在24时的饱和蒸气

7、压计算 氮的摩尔质量，苯的摩尔质量。苯蒸气/kg氮气(2) 苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度计算 苯蒸气/kg氮气(3) 温度，苯蒸气冷凝70%，总压力？苯在10时的饱和蒸气压计算 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%（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 操作压力湿物料处理量湿料h，湿基含水量。干基含水量为产品湿基

8、含水量，干基含水量为(1) 物料的水分蒸发量W湿物料中绝干物料的质量流量为水分蒸发量为(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，相对湿度空气进干燥器的湿度干气干空气的质量流量为干气/hH2的计算如下水/kg干气【7-10】某干燥器的生产能力为700kg湿料/h，将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

9、L=700kg湿料/h，湿基含水量，则干基含水量为产品湿基含水量，干基含水量为湿物料中绝干物料的质量流量为物料中的水分蒸发量为水分/h空气温度，相对湿度，从图上查得湿度干气。经预热器加热，温度升到，湿度未变，为干气，焓干气。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沿的等I线，直到时，空气出干燥器的湿度干气。空气消耗量 预热器的加热量为习题7-11附图 【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0.007kg水

10、/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。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 水分蒸发量为(1)干空气消耗量G与空气离开干燥器时的湿度的计算空气进、出干燥器的焓为 干气物料进、出干燥器的焓为干料干料干燥器的热量衡算 （a）干空气消耗量 （b）由式与式求得干空气消耗量 干气/h空气离开干燥器时的湿度 H=0.0152kg水/kg干气(2)预热器对空气的加热量Qp计算空气进预热器的焓为 干气干燥速率与干燥时间【7-12】 在恒速干燥阶段，用下列4种状

11、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质推动力有何变化，并指出哪种情况下的推动力最大。(1) t=50，H=0.01 kg水/kg干气；(2) t=100，H=0.01 kg水/kg干气；(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=100H=0. 01， (3) t=100，H=0.05 (4) t=50，H=0.05， ，(2)与(1)比较，H一定，t增大，则增大，增大，增大，增大。(3)与(2)比较，t一定，H增大

12、，则堵大，增大，但减小，减小。(3)与(4)比较，H一定，t增大，则增大，增大，增大，增大。(4)与(1)比较，t一定，H增大，则增大，增大，但减小，减小。结果是：t增大，能使、都增大，H增大，能使、都减小，H较小时，使t增大，对、的增大效果显著。第(2)种情况的推动力最大。【7-13】在恒定干燥条件下，将物料从干料，干燥至水/kg干料，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. 16 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，干料干料，干料干燥时间计算式为将已知数据代入

13、，得 干料当 (kg水/kg干料)时，=8.9h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）。已知物料的临界含水量XC0.1kg/kg绝干料，平衡含水量X0.01kg/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kg因为干燥过程为绝热过程，空气进出干燥器为等焓过程，即解得H20.02593kg/kg绝干气绝干气消耗量原空气消耗GG（1H0）1.587104(1+0.01)=1.594104kg新鲜空气（2） 预热器中蒸汽消耗量QPG（1.01+1.88H0）（t1-t0）=1.578104(1.01+1.880.01)(90-25)=1.055106kJ加热蒸汽消耗量为（3） X2XC，干燥过程包括恒速阶段和降速阶段，总干燥时间为126