化工热力学(下册)第二版-夏清-第5章-干燥答案(共16页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第5章 干燥的习题解答1已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60,相对湿度为40%,试求:(1)湿空气中水汽的分压;(2)湿度;(3)湿空气的密度。解：（1）湿空气的水汽分压， 由附录查得时水的饱和蒸汽压 (2) 湿度（1） 密度 湿空气绝干气密度 湿空气2在总压101.33KPa下,已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。习题2附表序号干球温度湿球温度湿度相对湿度始水汽分压露点Kg/Kkg绝干气%KJ/kg绝干气KPa(60)(35)2(40)(25)3(20)(75)4(30)(4)解：序号干球温

2、度湿球温度湿度相对湿度焓水汽分压露点1（60）（35）0.027211304.18292（40）280.0243923.16（25）3（20）170.011（75）481.8164（30）290.0269496（4）28上表中括号内的数据为已知，其余值由图查得。分题4的求解示意图如附图所示，其中为状态点。3.干球温度为20、湿度为0.009kg水/kg绝干气的温空气通过预热器加热到50后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求:(1)1m3原温空气在预热过程中始的变化;(2)1m3原温空气在干燥器中获得的水分量。解：（1）原湿空气在预热器

3、中焓的变化当时，由图查出。当时，由图查出绝干空气在预热器中焓的变化为：原湿空气的比容为 湿空气绝干气原湿空气的焓变为湿空气（2）原湿空气在干燥器中获得的水分当时，在图上确定空气的状态点，由该点沿等焓线向右下方移动与的线相交，交点即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故原湿空气在干燥器中获得的水分原湿空气4.将t0=25、=40%的常压新鲜空气,与由干燥器排出的t2=50、=80%的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为1：3。试求:(1)混合气体的温度和焓;(2)现需将此混合温空气的相对湿度降至10%后用于干燥湿物料,应将空气的温度升至多少度。解：（1）对混合气列湿度和焓

4、的衡算，得 （1） （2）由附录查得时，水的饱和蒸汽压 时，水的饱和蒸汽压当，时，空气的湿度和焓分别为 当，时，空气的湿度和焓分别为 将以上数据代入式子（1）、（2），即 分别解得 由并代如及的值解得(2)加热到相对湿度为10时，空气湿度不变水汽分压不变，则，解得 由 , 解得 查水的饱和蒸汽压表，得对应的温度为 5采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料,已知数据标于本题附图中。假设系统热损失可忽略,干燥操作为等始干燥过程。试求:(1)新鲜空气的耗量;(2)进入干燥器的湿空气的温度及焓;(3)预热器的加热量。解：（1）新鲜空气消耗量 蒸发水量 绝干空气用量 新鲜空气用量 （1） 由于干燥过程为等

5、焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等 即：将代入上式，解出 （的值在第4题中已解出）所以，进入干燥器的湿蒸汽的温度为，焓为（2） 预热器的加热量 其中 所以 6. 干球温度t0=26、湿球温度tw0=23的新鲜空气,预热到tl=95后送至连续逆流干燥器内,离开干燥器时温度t2=85。湿物料初始状态为:温度=25、含水量=15%;终了时状态为:温度=25、含水量=0.2%。每小时有9200kg温物料加入干燥器内。绝干物料的比热容cs=1.84KJ/(kg绝干料·)。干燥器内无输送装置,热损失为580KJ/kg汽化的水分。试求:(1)单位时间内获得的产品质量;(2)写出干燥过程的操作线方程

6、,在H-I图上画出操作线;(3)单位时间内消耗的新鲜空气质量;(4)干燥器的热效率。 解：操作流程示意图见本题附图1干燥器预热器 （1）单位时间内获得的产品质量 绝干物料流量 干燥产品流量 （2）干燥过程的操作线由查出，求出由,求出热损失速度 由焓的定义可计算出干燥器的焓分别为 同理对干燥器作水分衡算，得 或 （1）再对干燥器做物料衡算，得 或 (2)联立（1）、（2）解得 (3)上式为本题干燥操作的操作线方程。经过本题附图2的点，故任意设一值，如，由式（3）求得。据此在附图2上标出点，过点及点的直线即为干燥过程的操作线。该线与的线交于点,点为空气离开干燥器的状态点，由点读出，（3）单位时间内

7、消耗新鲜空气的质量由式（1）得 新鲜空气消耗量 （3） 干燥器的热效率 其中 7在一常压逆流转筒干燥器中,干燥某种晶状物料。温度t0=25、相对湿度=55%的新鲜空气经过预热器使温度升至t1=85后送入干燥器中,离开干燥器时温度t2=30。湿物料初始温度=24、湿基含水量=0.037,干燥完毕后温度升到=60、湿基含水量降为=0.002。干燥产品流量G2=1000kg/h。绝干物料比热容cs=1.507KJ/(kg绝干料·)。转筒干燥器的直径D=1.3m,长度Z=7m。干燥器外壁向空气的对流辐射传热系数为35KJ/(m2·h·)。试求绝干空气流量和预热器中加热蒸汽

8、消耗量。加热蒸汽的绝对压强为180KPa。解：（1）绝干空气流量 绝干空气流量 水分蒸发量 由附录查出时水的饱和蒸汽压为3168.4，故湿度为 对干燥器作水分的物料衡算，取1为基准，得 （1）对干燥器做物料衡算，得其中 题给 题给所以 将以上各值代入热量衡算式，得 (2)联立式（1）、（2），解得 （2）预热器中加热蒸气消耗量加热蒸气压强为180，由附录查出相应的汽化热为2214.3，,预热器中消耗热量的速度为 其中 所以 加热蒸气消耗量8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0.2m2,绝干物料质量为15kg。测得的实验数据列于本例附表中。试标绘干燥速率曲线,并求临界含水量X

9、c及平衡含水量X*。习题8附表时间00.20.40.60.81.01.21.4物料质量/kg44.137.030.024.019.017.517.017.0解：以表中第1、2组数据为例计算如下：开始时物料的干基湿含量 ，终了时 蒸发的水份量 干燥时间的增量 干燥速度 与干燥速率对应的物料的平均湿含量为 由上法计算的数据列于下表时间物料质量044.11.940.237.01.47-7.100.2-177.51.7050.430.01.0-7.00.2-1751.2350.624.00.6-6.00.2-1500.80.819.00.27-5.00.2-1250.4351.017.50.167-1

10、.50.2-37.50.2191.217.00.13-0.50.2-12.50.1491.417.00.1300.200.13以为横坐标，为纵坐标绘图，从图中读出临界含水量 平衡含水量 9某湿物料经过5.5h进行恒定干燥操作。物料含水量由X1=0.35kg/kg绝干料降至X2=0.1kg/kg绝干料。若在相同条件下,要求将物料含水量由X1=0.35kg/kg绝干料降至X=0.05k/kg绝干料。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量Xc=0.15k/kg绝干料、平衡含水量*=0.04kg/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.解：恒速干燥的干燥时间为 降速

11、干燥阶段，干燥速率与物料的自由含水量成正比。因此， 降速干燥的干燥时间为 总干燥时间为 将第一次干燥实验的数据代入，得于是 第二次干燥时间由于第二次干燥实验的条件与第一次相同，即所有定性的参数均不变，所以 10对lOkg某温物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥,物料平铺在0.8m×lm的浅盘中,常压空气以2m/s的速度垂直穿过物料层。空气t=75,H=0.018kg/kg绝干气,物料的初始含水量为X1=025Kukg绝干料。此干燥条件下物料的Xc=0.1kg/kg绝干料,r=0。假设阵速段干燥速率与物料含水量呈线性关系。试求:(1)将物料干燥至含水量为0.02kg/kg绝干料所需的总干燥

12、时问:(2)空气的t、H不变,而流速加倍,此时将物料由含水量0.25kg/kg绝干料干燥至0.02kg/kg绝干料需1.4h,求此干燥条件下的Xe。解：（1）恒速段干燥速率 由空气，查图得相应水的汽化热 ，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 湿空气的比容 降速干燥阶段时间降速段为线性关系，故降速段干燥时间因为 ，所以 总干燥时间为 （2）空气流速加倍后 恒速干燥时间为 降速干燥时间为 总干燥时间为 即 解得 11在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种温物料。每批操作处理湿基含水量为159毛的湿物料500kg物料提供的总干燥面积为40。经历4h后干燥产品中的含水量可达到要求。操作

13、属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别为0.11kg水/kg绝干料及0.002kg水/kg绝干料。临界点的干燥速率为1kg水/(-h),降速阶段干燥速率线为直线。每批操作装卸物料时间为10min,求此干燥器的生产能力,以每昼夜(24h)获得的干燥产品质量计。解：一批物料中的绝干空气流量 恒速干燥阶段时间为 降速阶段干燥速率线为直线，所以降速段干燥时间为 总干燥时间为 代入已知数据得 解得 干燥一批物料的干燥产品量 干燥一批物料所用时间 因此，生产能力为 12在常压并流操作的干燥器中,用热空气将每种物料由初含水量X1=1kg/kg绝干料干燥到最终含水量X2=0.lkg/kg

14、绝干料。空气进干燥器的温度为135、湿度为0.01kg/kg绝干气;离开干燥器的温度为60。空气在干燥器内经历等熔过程。根据实验得出的干燥速率表达式为:干燥第一阶段干燥第二阶段式中干燥速度,/(绝干料h)试计算完成上述干燥任务所需要的干燥时间。解：本题为变动干燥操作，但给出了本题特定条件下的干燥速率微分式。根据，在图上确定空气的状态点，由该点沿等焓线向右下方移动与的线相交，读出交点处的；与的饱和空气线相交，由交点读出初始状态空气的饱和湿度。对干燥器作水分衡算，得在临界点处的干燥速率应既满足干燥第一阶段，也满足干燥第二阶段的速度，将题给的两个求干燥速率的式子均应用于临界点，得 (1)在空气进入干燥器与临界点处列水分方程衡算式 (2)联立（1）、（2）解得 干燥第一阶段的时间为 (3)在离开干燥器的微元长度内列水分的衡算式，有将以上关系代入式（3），并将式中积分上下限换成相应的，即干燥第二阶段的时间为总干燥时间为 专心-专注-专业