化工原理(第四版)習題解第七章干燥

1、第七章 干 燥濕空氣的性質【7-1】濕空氣的總壓為，(1)試計算空氣為40、相對濕度為時的濕度與焓；(2)已知濕空氣中水蒸氣分壓為9.3kPa，求該空氣在50時的相對濕度與濕度H。解 濕空氣總壓(1)，40時水蒸氣的飽和蒸氣壓濕度 干氣焓 (2) 濕空氣中水汽分壓50時水的飽和蒸氣壓相對濕度 濕度 干氣【7-2】空氣的總壓為101.33kPa，干球溫度為303K，相對濕度，試用計算式求空氣的下列各參數(shù)：(1)濕度H；(2)飽和濕度；(3)露點；(4)焓I；(5)空氣中的水汽分壓。解 總壓(1) 30時，水的飽和蒸氣壓濕度 干氣(2) 飽和濕度 干氣(3)露點時的飽和濕度干氣從水的飽和蒸氣壓為2

2、.97kPa查得水的飽和溫度為23.3，故空氣的露點(4) 干氣時，空氣的焓為 干氣(5) t=30時的水汽分壓 【7-3】在總壓為101.3kPa下測得濕空氣的干球溫度為50，濕球溫度為30，試計算濕空氣的濕度與水汽分壓。解 濕球溫度時，水的飽和蒸氣壓，比汽化熱濕球表面處的濕空氣，在總壓及濕球溫度時的濕度為干氣空氣在時的濕度為干氣濕空氣的水汽摩爾分數(shù)為 水汽分壓 【7-4】利用濕空氣的圖填寫下表的空白。干球溫度/濕球溫度/濕度干氣相對濕度/%焓干氣水汽分壓露點/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】空氣的總壓力為101.3kPa，干球溫度為20濕球溫度為15。該空氣經過一預熱器，預熱至50后送入干燥器。熱空氣在干燥器中經歷等焓降溫過程。離開干燥器時相對濕度。利用1-H圖，試求：(1)原空氣的濕度、露點、相對濕度、焓及水汽分壓；(2)空氣離開預熱器的濕度、相對濕度及焓；(3)100m3原空氣經預熱器加熱，所增加的熱量；(4)離開干燥器時空氣的溫度、焓、露點及濕度；(5)100m3原空氣在干燥器中等焓降溫增濕過程中使物料所蒸發(fā)的

4、水分量。解 空氣總壓，干球溫度t=20，濕球溫度。(1)原空氣的濕度干氣，露點，相對濕度，焓干氣，水汽分壓。(2) 空氣離開預熱器的溫度t=50，求得濕度干氣，相對濕度，焓干氣。(3) 原空氣的比體積干氣原空氣在預熱器所增加的熱量為(4) 空氣在干燥器中為等焓降溫增濕過程，離開干燥器時，已知相對濕度，求得溫度，焓干氣，露點，濕度干氣。(5) 原空氣，在干燥器中，等焓降溫增濕過程中，使物料所蒸發(fā)的水分量為水【7-6】在去濕設備中，將空氣中的部分水汽除去，操作壓力為101.3kPa，空氣進口溫度為20，空氣中水汽分壓為6.7kPa，出口處水汽分壓為1.33kPa。試計算100m3濕空氣所除去的水分

5、量。解 總壓空氣進口濕度干氣空氣出口濕度干氣進口濕空氣的比體積干氣100m3濕空氣中含有的干空氣量為（干氣），除去的水分量為水【7-7】濕空度的總壓為101.3kPa，溫度為10，濕度為0.005kg水/kg干氣。試計算：(1)空氣的相對濕度；(2)空氣溫度升到35時的相對濕度。；(3)溫度仍為35，總壓提高到115kPa時的相對濕度；(4)溫度仍為第(1)問的10，若總壓從101.3kPa增大到500kPa，試求此條件下的濕空氣飽和濕度，并與原空氣的濕度H比較，求出加壓后每千克干空氣所冷凝的水分量。解 (1)總壓干氣溫度t=10時水的飽和蒸氣壓相對濕度 另一解法：濕空氣中水汽摩爾分數(shù) 水汽的

6、分壓 相對濕度 (2) 溫度t=35時，水的飽和蒸氣壓為相對濕度 (3)與(2)問相比，總壓由相對濕度與總壓成正比，故(4) 溫度時，水的飽和蒸氣壓為飽和濕度 干氣原空氣的濕度 干氣每千克干空氣所冷凝的水分量為干氣【7-8】氮氣與苯蒸氣的混合氣體，總壓力為102.4kPa。在24時，混合氣體的相對濕度為60%。(1)試計算混合氣體的濕度（kg苯蒸氣/kg氮氣）；(2)試計算使混合氣中的苯蒸氣冷凝70%時的飽和濕度；(3)若混合氣溫度降為10，試計算總壓力增加到多大，才能使苯蒸氣冷凝70%。苯的飽和蒸氣壓用附錄十的Antoine方程計算。解 總壓，相對濕度。(1) 計算濕度 苯在24時的飽和蒸氣

7、壓計算 氮的摩爾質量，苯的摩爾質量。苯蒸氣/kg氮氣(2) 苯蒸氣冷凝70%時的飽和濕度計算 苯蒸氣/kg氮氣(3) 溫度，苯蒸氣冷凝70%，總壓力？苯在10時的飽和蒸氣壓計算 總壓力增加到270.9kPa時，才能使苯蒸氣冷凝70%干燥過程的物料衡算與熱量衡算【7-9】某干燥器的濕物料處理量為100kg濕料h，其濕基含水量為10%（質量分數(shù)），干燥產品濕基含水量為2%（質量分數(shù)）。進干燥器的干燥介質為流量500kg濕空氣h、溫度85、相對濕度10%的空氣，操作壓力為101.3kPa。試求物料的水分蒸發(fā)量和空氣出干燥器時的濕度H2。解 操作壓力濕物料處理量濕料h，濕基含水量。干基含水量為產品濕基

8、含水量，干基含水量為(1) 物料的水分蒸發(fā)量W濕物料中絕干物料的質量流量為水分蒸發(fā)量為(2) 空氣出干燥器時的濕度H2計算空氣的流量為500kg濕空氣h，溫度t=85時，水的飽和蒸氣壓，相對濕度空氣進干燥器的濕度干氣干空氣的質量流量為干氣/hH2的計算如下水/kg干氣【7-10】某干燥器的生產能力為700kg濕料/h，將濕物料由濕基含水量0.4（質量分數(shù)）干燥到濕基含水量0.05（質量分數(shù)）?？諝獾母汕驕囟葹?0，相對濕度為40%，經預熱器加熱到100，進入干燥器，從干燥器排出時的相對濕度為。若空氣在干燥器中為等焓過程，試求空氣消耗量及預熱器的加熱量。操作壓力為101.3kPa。解 濕物料流量

9、L=700kg濕料/h，濕基含水量，則干基含水量為產品濕基含水量，干基含水量為濕物料中絕干物料的質量流量為物料中的水分蒸發(fā)量為水分/h空氣溫度，相對濕度，從圖上查得濕度干氣。經預熱器加熱，溫度升到，濕度未變，為干氣，焓干氣。空氣從干燥器出來時的相對濕度，從空氣進干燥器的狀態(tài)點1沿的等I線，直到時，空氣出干燥器的濕度干氣。空氣消耗量 預熱器的加熱量為習題7-11附圖 【7-11】在常壓干燥器中將某物料從濕基含水量0.05（質量分數(shù)）干燥到濕基含水量0.005（質量分數(shù)）。干燥器的生產能力為7200kg干料/h，物料進、出口溫度分別為25與65。熱空氣進干燥器的溫度為120，濕度為0.007kg水

10、/kg干氣，出干燥器的溫度為80?？諝庾畛鯗囟葹?0。干物料的比熱容為。若不計熱損失，試求：(1)干空氣的消耗量G、空氣離開干燥器時的濕度H2；(2)預熱器對空氣的加熱量。解 已知數(shù)據(jù)如習題7-11附圖所示。物料的干基濕含量為 水分蒸發(fā)量為(1)干空氣消耗量G與空氣離開干燥器時的濕度的計算空氣進、出干燥器的焓為 干氣物料進、出干燥器的焓為干料干料干燥器的熱量衡算 （a）干空氣消耗量 （b）由式與式求得干空氣消耗量 干氣/h空氣離開干燥器時的濕度 H=0.0152kg水/kg干氣(2)預熱器對空氣的加熱量Qp計算空氣進預熱器的焓為 干氣干燥速率與干燥時間【7-12】 在恒速干燥階段，用下列4種狀

11、態(tài)的空氣作為干燥介質，試比較當濕度H一定而溫度t升高及溫度t一定而濕度H增大時，干燥過程的傳熱推動力與水汽化傳質推動力有何變化，并指出哪種情況下的推動力最大。(1) t=50，H=0.01 kg水/kg干氣；(2) t=100，H=0.01 kg水/kg干氣；(3) t=100，H=0.05 kg水/kg干氣；(4) t=50，H=0.05 kg水/kg干氣；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)與(1)比較，H一定，t增大，則增大，增大，增大，增大。(3)與(2)比較，t一定，H增大

12、，則堵大，增大，但減小，減小。(3)與(4)比較，H一定，t增大，則增大，增大，增大，增大。(4)與(1)比較，t一定，H增大，則增大，增大，但減小，減小。結果是：t增大，能使、都增大，H增大，能使、都減小，H較小時，使t增大，對、的增大效果顯著。第(2)種情況的推動力最大?！?-13】在恒定干燥條件下，將物料從干料，干燥至水/kg干料，共需7h，問繼續(xù)干燥至干料，再需多少時間？已知物料的臨界含水量為0. 16 kg水/kg干料，平衡含水量為0.05kg水/kg干料（以上均為干基含水量）。降速階段的干燥速率與物料的含水量近似呈線性關系。解 已知干料，干料干料，干料干燥時間計算式為將已知數(shù)據(jù)代入

13、，得 干料當 (kg水/kg干料)時，=8.9h需增加的時間為 8.9-7=1.9h干燥綜合題【7-14】現(xiàn)將25oC，濕度為0.01kg/kg絕干氣的空氣在預熱器中升溫至90oC后進入一干燥面積為48的常壓絕熱干燥器，將1500kg濕物料從含水量為18（濕基）降至1.5（濕基）。已知物料的臨界含水量XC0.1kg/kg絕干料，平衡含水量X0.01kg/kg絕干料，恒定干燥條件下測得恒速階段干燥速率為2.2kg/(·h)，降速干燥階段干燥速率與自由含水量呈直線變化。求：（1） 完成上述干燥任務需消耗多少kg新鮮空氣？（2） 若忽略預熱器的熱損失，蒸汽冷凝潛熱為2205kJ/kg，預熱器中加熱蒸汽的消耗量（kg）.（3） 所需干燥時間為小時？解（1） 消耗空氣量kg因為干燥過程為絕熱過程，空氣進出干燥器為等焓過程，即解得H20.02593kg/kg絕干氣