化工原理第二版兩冊答案(柴誠敬主編)

當(dāng)t1=80C、H1=H0=0.009kg/kg絕干氣時，由圖11-3查出I1=104kJ/kg絕干氣。故1kg絕干空氣在預(yù)熱器中焰的變化為:△I=L-Io=(104—43KJ/kg絕干氣=61kJ/kg絕干氣原濕空氣的比體積::H=0.7721.244H273=(0.772+1.244M0.009尸273+ kg/kg絕干料=0.25kg/kg絕干料100-20 kg/kg絕干料=0.25kg/kg絕干料100-20-=0.84m3濕空^kg絕干氣故1m3原濕空氣焰的變化為;61——kJ/m3濕空氣=72.6kJ/m3濕空氣''H0.84''H（2）1m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分。由t1=80C由t1=80C、H1=H0=0.009kg/kg絕干氣在H-I圖上確定空氣狀態(tài)點，由該點沿等I線向右下方移動與8=80%線相交，交點為離開干燥器時空氣的狀態(tài)點,由該點讀出空氣離開干燥器時的濕度H2=0.027kg/kg絕干氣。故1m3原空氣獲得的水分量為:H2-H10.027-0.0090.84kj/m3原濕空氣=0.0214kJ/m3原濕空氣0.2降至0.05,濕物料流量6.用4題（0.2降至0.05,濕物料流量1）新鮮空氣耗量；（2）進(jìn)入干燥器為1000kg/h,1）新鮮空氣耗量；（2）進(jìn)入干燥器解：（1）新鮮空氣耗量Xi-W1X2W21-W25kg/kg絕干料=0.05263kg/kg絕干料100-5?G=G1(1—W1)=1000(1-0.2kg絕干料/h=800kg/h蒸發(fā)水量W=G(X1-X2)=800(0.25-0.05263kg水/h=157.9kg水/h絕干空氣用量L(H2-H°)=WL=-W=157.9kg絕干氣/h=5444.8kg絕干氣/hH2-H00.034-0.005

新鮮空氣用量L（1+H0）=5444.8m1.005kg新鮮氣/h=5472kg新鮮氣/h（2）進(jìn)入干燥器的濕空氣的溫度和燃由于干燥過程為等烙過程，故進(jìn)出干燥器的空氣的燃相等。I1=I21.011.88Hmti2490Hm=127.6將Hm=0.02675kg/kg絕干氣代入，解出：所以，進(jìn)入干燥器的濕空氣的溫度為57.54C,烙為127.6kJ/kg絕干氣。（3）預(yù)熱器的加熱量Qp=Lm(l1-ILm=4L=4M5444.8kg絕干氣/h=21779kg絕干氣/hQP=LmI1-Im=21779127.62-105.2kJh=488289kJ.h=135.64kW7.在常壓下用熱空氣干燥某濕物料，濕物料的處理量為l000kg/h,溫度為20C,含水量為4%（濕基，下同）,要求干燥后產(chǎn)品的含水量不超過0.5%,物料離開干燥器時溫度升至60C,濕物料的平均比熱容為3.28kJ/（kg絕干料.C）?？諝獾某跏紲囟葹?0C,相對濕度為50%,將空氣預(yù)熱至100C進(jìn)干燥器，出干燥器的溫度為50C,濕度為0.06kg/kg絕干氣，干燥器的熱損失可按預(yù)熱器供熱量的10%計。試求（1）計算新鮮空氣的消耗量；（2）預(yù)熱器的加熱量Qp；（3）計算加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)；（4）干燥系統(tǒng)的熱效率。解：（1）新鮮空氣消耗量，即H2-H絕干物料G=G1(1—w1)=1000(1—0.04kg絕干料/h=960kg絕干料/h4X1=—kg/kg絕干料=0.04167kg/kg絕干料960.5X2= kg/kg絕干料=0.00503kg『kg絕干料99.5所以960.5X2= kg/kg絕干料=0.00503kg『kg絕干料99.520C時空氣的飽和蒸汽壓為ps=2.3346kPa101.33-0ps 101.33-0.52.334635.17H2-H1-0.06-0.00723kg絕干氣/h=666.5kg絕干氣/hHo=0.62洶產(chǎn)=101.33-0ps 101.33-0.52.334635.17H2-H1-0.06-0.00723kg絕干氣/h=666.5kg絕干氣/hLo=L(1+H0666.5(1+0.00723kg新鮮空氣/h=671.3kg新鮮空氣/h（2）預(yù)熱器的加熱量Qp,用式11-31計算Qp,即Qp=L(1.011.88H0)(ti=666.51.011.880.00723100-20kJ/h=54578kJ/h=15.16kW(3)加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)加熱物料耗熱Q=G(I2-I1)=GcmI：；.2-，1=9603.2860-20kJh=125952kJh=34.99kW總耗熱量Q=1.01L(t2-to)W(24901.88t2)Gcm^Q—x)Ql=1.01666.550-2035.1724901.88501.259520.154578^Jh=242484kJh=67.36kW加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)：125952父100%=519%242484（4）干燥器的熱效率n,若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的崎，則用式11-37計算干燥系統(tǒng)的熱效率W(24901.88t2)W(24901.88t2)

=- —100%Q35.17(24901.8850)242484100%=37.5%8.用通風(fēng)機(jī)將干球溫度t。=26oC、始I°=66kJ/kg絕干氣的新鮮空氣送入預(yù)熱器，預(yù)熱到t1=120oC后進(jìn)入連續(xù)逆流操作的理想干燥器內(nèi)，空氣離開干燥器時相對濕度%=50%。濕物料由含水量w1=0.015被干燥至含水量W2=0.002,每小時有9200kg濕物料加入干燥器內(nèi)。試求（1）完成干燥任務(wù)所需的新鮮空氣量；（2）預(yù)熱器的加熱量；（3）干燥器的熱效率解：（1）新鮮空氣耗量X1=^w—=—15—kg/kg絕干料=0.01523kg/kg絕干料1-W1100-1.5?X2=w—=—02—kg/kg絕干料=0.002kg/kg絕干料1-w2100-0.2-絕干物料流量G=G1(1—W1)=9200(1-0.015kg絕干料/h=9062kg絕干料/hW=G(X1-X2)=9062(0.01523-0.002kg水/h=119.9kg水/h根據(jù)t0=26C、I0=66kJ/kg絕干氣，求出H0=0.0157kg/kg絕干氣

根據(jù)ti=120C、H1=H0根據(jù)ti=120C、H1=H0=0.0157,求出I1=163.8kJ/kg絕干氣理想干燥器，所以I2=Ii=163.8kJ/kg絕干氣H20.6222Ps 0.311psp總一2Ps=101330-0.5Ps(a)I2=(1.01+1.88H2t2十2490H2=163.8kJ/kg絕干氣(b)設(shè)溫度t2,查水蒸氣表得相應(yīng)的飽和蒸汽壓 ps,由（a）式求濕度H2,再代入（b）式反求溫度t2,若與初設(shè)值一致，計算結(jié)束。若與初設(shè)值不一致，則需重復(fù)以上步驟。解得：ps=13180Pa,對應(yīng)的飽和溫度為：t2=51.34Cp2=6590Pa,H2=0.04326kg/kg絕干氣絕干空氣消耗量119.90.04326-0.0157kgh=4351kgh新鮮空氣消耗量L。=L（1+H0）=4351（1+0.0157）kg新鮮空氣k=4419kg新鮮空氣/h（2）預(yù)熱器的加熱量Qp=lI1-I0>4351163.8-66kJh=425500kJh=118.2kW（3）干燥器的熱效率W24901.88t2一Q119.924901.8851.34__Q0/7==72.9%425500本題亦可利用H-I圖求t2。9.在一常壓逆流的轉(zhuǎn)筒干燥器中，干燥某種晶狀的物料。溫度t0=25°C、相對濕度中0=55%的新鮮空氣經(jīng)過預(yù)熱器加熱升溫至t1=95°C后送入干燥器中，離開干燥器時的溫度t2=45°C。預(yù)熱器中采用180kPa的飽和蒸汽加熱空氣，預(yù)熱器的總傳熱系數(shù)為85W/（m2K），熱損失可忽略。濕物料初始溫度4=24℃、濕基含水量w1=0.037;干燥完畢后溫度升到%=60C、濕基含水量降為W2=0.002。干燥產(chǎn)品流量G2=1000kg/h,絕干物料比熱容Cs=1.5kJ/（kg絕干料?C）,不向干燥器補充熱量。轉(zhuǎn)筒干燥器的直徑D=1.3m、長度Z=7m。干燥器外壁向空氣的對流一輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)為35kJ/（m2h：C）。試求（1）絕干空氣流量；（2）預(yù)熱器中加熱蒸汽消耗量；（3）預(yù)熱器的傳熱面積。解：（1）絕干空氣流量

X1=^w-=[0.；377kg/kg絕干料=0.0384kg/kg絕干料X2=代1=1000002kg『kg絕干料定0.002kg/kg絕干料絕干物料流量G=G2?—W2)=1000(1—0002kg絕干料/h=998kg絕干料/h水分蒸發(fā)量W=GX1-X2)=9980.0384-0.002kgh=36.33kgh查出25c時水的飽和蒸氣壓為3168.4Pa,故新鮮空氣的濕度為:其中題給題給H。0.6220ps0101.33—'PS。0.6220.553168.4其中題給題給H。0.6220ps0101.33—'PS。0.6220.553168.4101.33-0.553168.4kg,/kg絕干氣=0.0109kg/kg絕干氣對干燥器做水分白衡算，取為 1h基準(zhǔn)，得:L(H2-0.0109)=36.33對干燥器做熱量衡算得：LI1GI1=LLGI2Ql(a)I1K1.011.88H1)t2490H1=(1.01+1.88m0.0109A95+2490m0.0109】kj/kg絕干氣=125.0kJ/kg絕干氣I2=(1.011.88H2)452490H2=45.452574.6H2CS=1.5kJ/(kg絕干料:C)I；=cs61+cWX191=1.5父24十4.187父0.0384M24]kjkg絕干料=39.86kJ/kg絕干料I；=(1.5父60+4.187M0.002M60KJ/kg絕干料=90.5kJ/kg絕干料q=35kJ/(m2,h,C)t1■t2 、Ql=?aSAt=0(a(tDL)(J―2T0)29045-25kJh=42503.8kJ.h將以上諸值代入熱量衡算式，得：125.04L99839.86=(45.452574.6H2)L99890.542503.8(b)整理得79.59L=2574.6HzL93042.5

(b)聯(lián)立式（a）和式（b）,解得.=0.02093kg/kg絕干氣L=3621kg絕干氣/h（2）預(yù)熱器中加熱蒸氣消耗量加熱蒸氣壓強為180kPa,查出相應(yīng)的汽化熱為2214.3kJ/kg,T=116.6C。預(yù)熱器中消耗熱量的速率為:Qp=L（I1-1。）其中,]I。=(1.01+1.88父0.0109尸25+2490M0.0109IkJ/kg絕干氣=52.9kJ/kg絕干氣Qp=3621125.04-52.9kJh=261205kJh=72.56kW261205一加熱蒸氣消耗量=V118kg/h2214.3(3)預(yù)熱器的傳熱面積■"'tm116.6-25-116.6-95,116.6-25In■"'tm116.6-25-116.6-95,116.6-25In 116.6-95C=48.45CQpk*72560 2 m8548.45=17.62m2.采用常壓并流干燥器干燥某種濕物料。將20C干基含水量為0.15的某種濕物料干燥至干基含水量為0.002,物料出干燥器的溫度是40C,濕物料處理量為250kg/h,絕干物料的比熱容為1.2kJ/（kg絕干料?C）?？諝獾某跏紲囟葹?5C,濕度為0.007kg水/kg絕干氣，將空氣預(yù)熱至100C進(jìn)干燥器，在干燥器內(nèi)，空氣以一定的速度吹送物料的同時對物料進(jìn)行干燥。空氣出干燥器的溫度為50C。干燥器的熱損失3.2kWo試求（1）新鮮空氣消耗量；（2）單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量（忽略預(yù)熱器的熱損失）；（3）干燥器的熱效率；（4）若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10C,試分析物料是否會返潮。解：（1）新鮮空氣消耗量對非理想干燥器，I14%,H2需聯(lián)解物料衡算和熱量衡算方程求出。G=G1TxG=G1Txi=25010.15kgh=217.4kghW=G(X1-X2)=217.4(0.15-0.002kg水/h=32.17kg/h由物料衡算式W=L(H2-H1)=G(X1-X2)(a)得(a)32.17LHG-0.007)由熱量衡算式Qd=L(I2—I1)+G(l2—I1)+Ql=0其中:Ii=(1.01十1.88x0.007,100十2490M0.007]kJ/kg絕干氣=119.75kJ/kg絕干氣I2=(1.01T.88H2)502490H2=50.52584H2I；=(Cs+4.187X19=1.2+4.187M0.151<20kJ/kg絕干料=36.56kJ/kg絕干料I2=(cs+4.187X2列=1.2+4.187x0.0021<40kJ/kg絕干料=48.33kJ/'kg絕干料代入上式，得L(2584H2—69.25)+14078.8=0(b)聯(lián)解（a）式和（b）式，得H2=0.02393kg/kg絕干氣，L=1900kg絕干氣/h新鮮空氣消耗量為L°=L(1+H0)=1900(1+0.007卜g新鮮氣/h=1913.3kg新鮮氣/h（2）單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量QpQp=L（Ii—I。）=L（1.011.88Ho）（L—t0）=1900(1.011.880.007)(100-15)kJ/h=165240kJ/h=45.90kW(3)干燥器的熱效率nnJW24旺2.100%=32衛(wèi)絲0*8咨)=50.3%165240（4）若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10C,物料是否會返潮用H_|圖查，t2,H2下，空氣的露點為26C,而物料降溫10c后為30C,所以物料應(yīng)該不會返潮。.對10kg某濕物料在恒定干燥條件下進(jìn)行間歇干燥，物料平鋪在1.0m父1.0m的淺盤中，溫度t=75℃,濕度H=0.018kg/kg絕干氣的常壓空氣以2m/s的速度垂直穿過物料層?，F(xiàn)將物料的含水量從X1=0.25kg/kg絕干物料干燥至X2=0.15kg/kg絕干物料，試求（1）所需干燥時間；（2）若空氣的t、H不變而流速加倍，干燥時間如何改變？（3）若物料量加倍，而淺盤面積不變，所需干燥時間又為多少？（假設(shè)三種情況下干燥均處于恒速干燥階段。）解：（1）恒速段干燥速率aUc=—（t-tw）tw由空氣t=75C,H=0.018kg/kg絕干氣，查H—I圖得tw=34C,相應(yīng)水的汽化熱,=2416kJ/kg,空氣對物料的對流傳熱系數(shù)：二二1.17（L'）0.37濕空氣的質(zhì)量速度：L=3600u：h濕空氣密度:-1H工二、H濕空氣比體積:t273101.33.H=(0.7721.244H)273P=(0.772+1.244x0.018)75藍(lán)73m3濕空氣/kg絕干氣=1.013m3濕空氣/kg絕干氣優(yōu)=1，0.018kg濕空氣/m3濕空氣=1.005kg濕空氣/m3濕空氣1.013L'=3600父2父1.005kg濕空氣/(m2h)=7236kg濕空氣/(m2h)0(=1.17(72360.37W/(m2.七)=31.35W/(m2?七)Uc—31、35375-34kgm2s=0.53210-kgm2Uc24161011G=G1=10父kg絕干料=8kg絕干料1X11-0.25—=—^―kg絕干料/m2=8kg絕干料/m2S11恒速干燥段時間：_1G83——(Xi—X2)=7(0.25-0.15)=1.504103s=0.418hSUc0.53210(2)空氣氣速加倍后Uc=2Uc:■'=20.37：-U；=20.37Uc=20.37^0.532X10^=0.688xi0^kg/(m2-s)—=8kg絕干料/m2,不變S恒速干燥時間：.=X,X1-X2=—.=OHh=0.323h=1164sSUcUc20CC'(3)物料加倍后，—加倍S''=2.=3008s=0.836h.在恒定干燥條件下進(jìn)行間歇干燥實驗。已知物料的干燥面積為0.2m2,絕干物料質(zhì)量為15kg,干燥時間無限長時物料可被干燥至15.3kg。假設(shè)在實驗范圍內(nèi)，物料的干燥速率與含水量X呈線性關(guān)系。實驗測得將濕物料從30.0kg干燥至24.0kg需要0.2ho試求在相同干燥條件下，將濕物料由30.0kg干燥至17kg需要多少時間。解：設(shè)干燥速率與物料含水量之間的關(guān)系為:(a)U=k(X-c)

(a)因為U=0時，X=X*據(jù)題意X*=15.3-15=0.0215代入(a)式，得c=0.02所以U=k(X-0.02)U=_巴絲=k(X-0.02)Sd.分離變量積分，得X2G'G'X1-0.02.=—dXlnXiSk(X-0.02)SkX2-0.02將X1=30-15=1,X2=24-15=0.6代入1515得G-=0.3813Sk所以，當(dāng)X3=17-15=0.1333時15.GX1-0.021-0.02.=——In—=0.3813Inh=0.8225hSkX3-0.020.1333-0.02.某濕物料經(jīng)過5.0h恒定條件下的干燥后，含水量由X1=0.35kg/kg絕干料降至X2=0.12kg/kg絕干料,已知物料的臨界含水量Xc=0.15kg/kg絕干料、平衡含水量