干燥知识题(附答案解析)

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1、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20C下（已知20C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、25C下水分在某湿物料与空气之间的平衡关系为相对湿度Q = 100%时，平衡含水量X*= 0.025 kg水/kg绝干料；相对湿度申=50

2、%时，平衡含水量4100%X* = 0.009 kg水/kg绝干料。现将湿基含水量为20%的该物料，与25C、申=50%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，

3、气流干燥器和流化床干燥器两者中选用较为有利，原因。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

4、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弋，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) p = 101.3kPa 时：由 H 二 0.622p - pVvp =0.02 x101.3 = 3.156kPa0.622 + H0.622

5、+ 0.02Hp查得50C水的饱和蒸汽压为12.34kPa，则相对湿度汁夕 x 100% =警 X100% = E饱和湿度：Hs = .622古=622 2而冷=。吶沁干气(2)p = 26.7kPa 时：pvHpO.02 x 切 =0.832kPa0.622 + H 0.622 + 0.02山 X100% 二 0832 X100% 二 6.74% p12.34Hs =0.622 占=0.622 x 56Sl4 = 535k肌干气由此可知，当操作压力下降时，札,HST ,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80C、相对湿度为10%。试求该湿空气中水汽的分压、湿度、湿比

6、容、比热及焓。查得80C下水的饱和蒸汽压为47.38kPa。水汽分压p =申 p = 0.1 x 47.38 = 4.738kPa vS湿度H = 0.622 pv = 0.6224738= 0.031kg/cg 干气p- pv101.3-4.738，小 亠 -、273 +1湿比容v = (0.773 +1.244H) xH273273 + 80(0.773 +1.244 x 0.031) x 岱 -1.049m3/kg 干气比热c = 1.01+1.88H=1.01+1.88x0.031.06&J/k干 气。CH焓IH = (1.01 + 1.88H )t + 2492H=1.068 x 8

7、0+2492 x 0.031=162.69kJ/kg 干气3在 I-H 图上确定本题附表中空格内的数值。干球温度t/C湿球温度t/C露点温度td/C湿度H/kg/kg 干气相对湿度/0%焓/I kJ/kg 干气水汽分压Pv/kPa1(30)(20)150.01140601.92(70)4542.50.06330240(9.5)3(60)3530(0.03 )231404.54(50)3735.50.042(50)606.25(40)25(20)0.01530802.25 常压下将温度为25弋、相对湿度为50%的新鲜空气与温度为50弋、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）

8、，试计算混合后的湿度、焓及温度。解(1) = 25oc，p = 50%的新鲜空气:25C时，p = 3.168kPa0.5x 3.168S1 H1 = 0-622 船厂=0-622 x 101.3-瞒68 = 9-88 x 10-3kg他干气 1 S1H1 = (101 + 】88 H11 + 2492H1=(1.01 +1.88 x 9.88 x 10-3)x 25+2492 x 9.88 x 10-3=50.34kJ/kg 干气t = 50OC,申=80%的废气:2250C时，p = 12.34kPaS20.8x12.34H = 0.622 P2ps2= 0.622 x= 0.0672kg

9、/kg干气2p -p2p 2101.3 - 0.8 x 12.342 S 2I= (1.01 + 1.88H )t + 2492HH 22 22=(1.01 +1.88 x 0.0672) x 50+2492 x 0.0672=224.3kJ/kg 干气所以混合湿度23=2 H + 3 H515223=x 9.88 x 10 - 3 + x550.0672 = 0.0443kg/kg 干气混合焓：2323=51 + 512 = 7x 5034+?x 2243 =1547kJ/kg 干气而 I = (1.01 + 1.88H )t + 2492HM M M MI - 2492H-t = MMM

10、1.01 + 1.88HM154.7 2492 x 0.04431.01 +1.88 x 0.0443=40.5C6 干球温度为20C、湿球温度为16C的空气，经过预热器温度升高到50C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 100m3新鲜空气预热至50C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10 = 20C, q = 16C，查得 h0 = 0.01kg/kg干气预热后：t = 50C, h = 0.01kg/kg干气11绝热冷却后，查得t

11、= 30C, h = 0.018kg/kg干气22(2)湿空气的比容：273 +1v = (0.773 +1.244H ) x 0H0273273 + 20=(0.773 +1.244 x 0.01) x=0.843m3湿气 /kg干气273则 100m3 湿空气中绝干空气的质量：L =上vH卫匕=118.62kg0.843预热器加入热量：Q = L(I -1 ) = Lc (t -1 )P 1 0 H 1 0=118.62 x (1.01 +1.88 x 0.01) x (50 - 20) = 3661kJ获得水分量：W = L(H H ) = 118.62 x (0.018 0.01) =

12、 0.95kg217 湿空气在总压101.3kPa、温度10C下，湿度为0.005 kg/kg干气。试计算:(1) 相对湿度；(2 )温度升高到35弋时的相对湿度乌；(3 )总压提高到115kPa，温度仍为35弋时的相对湿度03 ；(4 )如总压提高到1471kPa，温度仍维持35弋，每100m3原湿空气所冷凝出的水分量。解：(1)10C水饱和蒸汽压p = 1.226kPaS1-p =一H一 = 0.005 x101.3 = 0.808kPa v 0.622 + H 0.622 + 0.005申二x 100% 二 0808 x 100% 二 65.9% 1 p1.226s1(2 ) t2 =

13、35C, p = 5.621kPa2S 2p0.808申 二 x 100% 二 x 100% 二 14.4%2 p5.621(3 ) p = 115kPa 时，Hp_ 0.005xll50.622 + H _ 0.622 + 0.005申二丄 x 100% 二 0917x 100% 二 16.3%2 p5.621s2 p = 1471kPa, t2 二 35C时：饱和湿度H = 0.622 = 0.622=0.0024kg/kg 干气Sp ps1471 - 5.621原湿空气比容273 +1v = (0.773 +1.244H ) x1H1273273 +10=(0.773 +1.244 x

14、0.005) x=0.808m 3 湿气 /kg 干气100m3原湿空气中绝干空气质量L =卫匕=123.76kg 干气 v 0.808H则冷凝出水W=L (H H)= 123.76x (0.005 0.0024) = 0.322kgS8 附图为某物料在25C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 二50%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：二50%,平衡水分x * = 0.095kg/kg干料则自由水分X X * = 0.35 0.095 = 0.255kg/kg 干料二100%,平衡水分X * = 0.185kg/k

15、g干料即结合水分X *円。 = 0.185kg/kg干料则非结合水分 X - X * 円。 = 0.35 - 0.185 = 0.165kg/kg 干料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80C、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：t = 80oC,9 = 10%，在 H-I 图中查得 H i二 0.031kg/kg 干气绝干空气质量l = L =900 = 872.94kg干气/ h1 + H11 + 0.031物料干基含水量11-w1= 0.nnkg/kg 干料1- 0

16、.1w21-w20.021 - 0.02=0.0204kg/kg 干料绝干物料量 G = G (1 - w ) = 300 x (1 -10%) = 270kg/hC 11汽化水分量 w = G (X - X ) = 270 x (0.111 - 0.0204) = 24.49kg/h C 12又 W = L( H - H )21则干燥器空气出口湿度H2 = H1 * = .。31 * 狀=0.059kg/kg干气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20C,湿球温度16C的空气，经预热器加热至80C后送至干燥器内。 空气

17、在干燥器内为等焓变化过程，空气离开干燥器时温度为30C,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1wW = G G =G 1G =1211 w 12w w12 G1 w120.4 0.05 x 100 = 36.84kg/h1 0.05或x 1 =氏=罟=沖g干料1X 2 =占=冷=1他干料2w2Gc = GJ1 wi)= 100 x (1 - 0.4) = 60kg/hW=gc(x iX 厂60 x (i=3684kg/h2）干燥产品量G? = G W = 100 36.84 = 63.16kg/

18、h(3)由 10 = 20C, tw0 = 16C 查图，得 H0 = 0.01kg/kg干气预热后 t1 = 80C, h 1 = 0.01kg/kg 干气I = (1.01 +1.88%) + 2492% =(1.01 +1.88 x 0.01) x 80+2492 x 0.01=107.22kJ/kg 干气出口空气：等焓过程I = I21即(1.01 + 1.88H )t + 2492H = 107.222 2 2(1.01 +1.88 x H 2)X 30 + 2492H 2 = 107.22得：H = 0.03kg/kg干气2而W = L(H H )21L = W =36.84= 1

19、842kg/hH H 0.03 0.0121湿空气用量L = L(1 + H ) = 1842 x (1 + 0.01) = 1860kg/h0(4)预热器中的加热量：Q = L(I I )= Lc (t t )p 10， h 107=18423600 x (1.01 +1.88 x 0.01) x (80 20) = 31.58kW11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25C、65C,平均比热为1.8kJ/(kgC)。 干燥介质为温度20弋、湿度0.007 kg / kg干气的空气，经预热器加热至120C

20、后送入干 燥器，出干燥器的温度为80C。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X10.05=0.052631 - 0.05X20.0051 - 0.005=0.005025W = G (X X ) = 7200 x (0.05263 0.005025) = 342.76kg/hC 1 2又 W = l(H2 -竹)1)即342.76 = L(H 0.007)2干燥器中不补充热量，且忽略热损失，则Q = L(I I ) + G(I -1) = 0D 1 2 C 2 1即L(I I ) = G (I I)(2)1 2 C 2 1G (

21、I I) = G c (0 0 ) = 7200x 1.8x (65 25) = 518400C 2 1 C M 2 2 1而 I = (1.01 +1.88 x 0.007) x 120 + 2492 x 0.007 = 140.221I = (1.01 +1.88H ) x 80 + 2492H = 80.8 + 2642.4H2 2 2 2将上式代入(2)中，3)L(140.22 80.8 2642.4H ) = 5184002联立(1) (3)得：h2 = 0.01685kg/kg干气，L = 34798kg/h12 用热空气干燥某种湿物料，新鲜空气的温度为20艾、湿度为0.006kg

22、 / 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弋，为此，空气在预热器内 加热至90C后送入干燥器，当空气在干燥器内温度降至60C时，再用中间加热器将空气加 热至90C,空气离开干燥器时温度降至60C,假设两段干燥过程均可视为等焓过程，试求:在I-H图上定性表示出空气通过干燥器的整个b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 : t = 20oC, H = 0.006kg/kg干气AA由 I = IB1C1a.01 +1.88 X 0006)90 + 2492 x 0.006 =(1.01 +1.88)60 + 2492得 H

23、= 0.0178kg/kg 干气C1也即 h = 0.0178kg/kg干气B2又 I = IB2CG.01 +1.88x0.0178) x90 + 2492x0.0178 = (1.01 +1.88HC) x 60 + 2492HC得 HC = 0.0298kg/kg干气故汽化1kg水所需干空气用量l =H - HCA10.0298 0.006=42.02kg/kg 水新鲜空气用量l = l(1 + H ) = 42.02 x 1.006 = 42.3kg/kg水A13. 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

24、度后再送入干燥器。已知新鲜空气的温 度为25弋、湿度为0.005kg/kg干气，废气的温度为40弋、湿度为0.034kg/kg干气，循 环比（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。” L1,t1 ,H1t2，H预热器干燥器tM,HM4L 循环比 0.8CL0,t0,H0空气状态变化过程如图所示。图中：2）物料干基含水量0

25、.51 0.597绝干物料G _G1(1w1) _ 1000 x (1 0.5) _ 500kg/h 汽化水分量W = Gc (X1 X2)= 500 X (1 - 97)= 484.5kg/h对整个干燥过程进行物料衡算W 二 L (H H )20则绝干空气用量L = W =4845= 16707kg/hH H 0.034 0.00520新鲜空气用量L = l(1 + h ) = 16707 x (1 + 0.005) = 16790kg/h 0(3) 预热器中加热量Q = L(I I ) = L(I I )P 1 1 M 1 2 M而L = L + L = 5L1 2 0.214I = I

26、+ I M 5 05 2Qp =5 L1412 - (5 10 + 5 12)二 L(12 - 10)其中 I = (1.01 +1.88 X 0.034) X 40 + 2492 X 0.034 = 127.68kJ/h 2I = (1.01 +1.88 X 0.005) X 25 + 2492 x 0.005 = 37.945kJ/h 0 q = 16707 x (127.68 37.945) = 1.5 x 106 kJ/h = 416.7kW P14. 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。 t=60C,H=0.01kg/kg 干气；(2) t=70

27、C,H=0.036kg/kg 干气；(3) t=80C,H=0.045kg/kg 干气。解(1)由 t=60C,H=0.01kg/kg 干气查图，得t 二 28OC , h = o.o24kg/kg干气wW传热推动力：(t -1 ) = 60 - 28 = 32oCw1传质推动力：(h - H) = 0.024 - 0.01 = 0.014kg/kg干气W1(2 )同理：传热推动力：(t -1 ) = 70 - 40 = 30Cw2传质推动力：(h - H) = 0.049 - 0.036 = 0.013kg/kg干气W2(3 )传热推动力：(t -1 ) = 80 - 44 = 36Cw3传

28、质推动力：(h - H) = 0.062 - 0.045 = 0.017kg/kg干气W3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：T =T +T12G (X X )C1C

29、+U ACG (X X *)CGU AClnX X * GX X * 27 去33 16 + (Ok 0.05)lnSlC解得 丄=24.9 U AC当 X 2 = 0.07 时，T = 249 9 33 046 + 6 .05)lnSSS = 8诙/. At = 8.9 7 = 1.9h17、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弋，相对 湿度为40%。空气预热至120弋后进入干燥器，气体出干燥器的温度选定为70弋。问： 所需湿空气用量(ma/h);预热器的热负荷(kW);

30、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：空气废气G1G2=4 000 kg/hw；=15%咗1%习题14-5附图(1) 空气流量q 二 VvV0H021绝热过程H(101 +1.88H )t + 2 50阿=(1.01 +1.88H )t + 2 500H2 1 1 1、 2 2 2 、H = H 预热过程10v 二(丄 +H 029H、R(273 +1 )=018H 二 0.622 9P0-PS3=t0下水的饱和蒸汽压P _闻-预热器的热负荷Q = Vcp(t - Jp , H0 1 0Q + Q Q耳= pD3-Q + QpDt -t=-42t -t10(3) 热效率Vc(t -t ) -Vc(t -t )p, H 10p, H 200 0 Vc(t -1 )p,H0 10