《化工原理》(下)第5章 干燥(6习题课).ppt
基本概念基本概念1 1 1 1、饱和空气在恒压下冷却，温度由、饱和空气在恒压下冷却，温度由、饱和空气在恒压下冷却，温度由、饱和空气在恒压下冷却，温度由t1t1t1t1降至降至降至降至t2t2t2t2，此时，此时，此时，此时其相对湿度其相对湿度其相对湿度其相对湿度 ，湿度，湿度，湿度，湿度 ，湿球温度，湿球温度，湿球温度，湿球温度 ，露点，露点，露点，露点 。2 2 2 2、对不饱和空气进行加热，使温度由、对不饱和空气进行加热，使温度由、对不饱和空气进行加热，使温度由、对不饱和空气进行加热，使温度由t1t1t1t1升至升至升至升至t2t2t2t2，此，此，此，此时其湿球温度时其湿球温度时其湿球温度时其湿球温度 ，相对湿度，相对湿度，相对湿度，相对湿度 ，露点，露点，露点，露点 ，湿度，湿度，湿度，湿度 。3 3 3 3、在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对、在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对、在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对、在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越湿度越湿度越湿度越 ；不饱和空气中水蒸汽分压越高，其；不饱和空气中水蒸汽分压越高，其；不饱和空气中水蒸汽分压越高，其；不饱和空气中水蒸汽分压越高，其湿度越湿度越湿度越湿度越 。4 4 4 4、已知在常压及、已知在常压及、已知在常压及、已知在常压及25252525下水份在某湿物料与空气之间的平衡下水份在某湿物料与空气之间的平衡下水份在某湿物料与空气之间的平衡下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度关系为：相对湿度关系为：相对湿度关系为：相对湿度=100=100=100=100时，平衡含水量时，平衡含水量时，平衡含水量时，平衡含水量X X X X*=0.02Kg=0.02Kg=0.02Kg=0.02Kg水水水水/Kg/Kg/Kg/Kg绝干料；相对湿度绝干料；相对湿度绝干料；相对湿度绝干料；相对湿度=40=40=40=40时，平衡含水量时，平衡含水量时，平衡含水量时，平衡含水量X X X X*=0.007=0.007=0.007=0.007。现该。现该。现该。现该物料含水量为物料含水量为物料含水量为物料含水量为0.23Kg0.23Kg0.23Kg0.23Kg水水水水/Kg/Kg/Kg/Kg绝干料，令其与绝干料，令其与绝干料，令其与绝干料，令其与25252525，相对湿，相对湿，相对湿，相对湿度度度度=40=40=40=40的空气接触，则该物料的自由含水量为的空气接触，则该物料的自由含水量为的空气接触，则该物料的自由含水量为的空气接触，则该物料的自由含水量为 KgKgKgKg水水水水/Kg/Kg/Kg/Kg绝干料，结合水含量为绝干料，结合水含量为绝干料，结合水含量为绝干料，结合水含量为 KgKgKgKg水水水水/Kg/Kg/Kg/Kg绝干料，非绝干料，非绝干料，非绝干料，非结合水的含量为结合水的含量为结合水的含量为结合水的含量为 KgKgKgKg水水水水/Kg/Kg/Kg/Kg绝干料。绝干料。绝干料。绝干料。5 5 5 5、用湿空气干燥某湿物料，该物料中含水量为、用湿空气干燥某湿物料，该物料中含水量为、用湿空气干燥某湿物料，该物料中含水量为、用湿空气干燥某湿物料，该物料中含水量为50%50%50%50%（干基）（干基）（干基）（干基），已知其临界含水量为，已知其临界含水量为，已知其临界含水量为，已知其临界含水量为120%120%120%120%（干基）。有人建议提高空气（干基）。有人建议提高空气（干基）。有人建议提高空气（干基）。有人建议提高空气流速来加速干燥，你认为他的建议是否可取？为什么？流速来加速干燥，你认为他的建议是否可取？为什么？流速来加速干燥，你认为他的建议是否可取？为什么？流速来加速干燥，你认为他的建议是否可取？为什么？参考答案参考答案1 1 1 1、不变，下降，下降，下降、不变，下降，下降，下降、不变，下降，下降，下降、不变，下降，下降，下降2 2 2 2、上升，下降，不变，不变、上升，下降，不变，不变、上升，下降，不变，不变、上升，下降，不变，不变3 3 3 3、大，高、大，高、大，高、大，高4 4 4 4、自由含水量、自由含水量、自由含水量、自由含水量 X X X XX X X X2 2 2 2*=0.23*=0.23*=0.23*=0.230.007=0.2230.007=0.2230.007=0.2230.007=0.223 结合水量为结合水量为结合水量为结合水量为 X X X X1 1 1 1*=0.02*=0.02*=0.02*=0.02 非结合水量非结合水量非结合水量非结合水量 X X X XX X X X1 1 1 1*=0.23*=0.23*=0.23*=0.230.02=0.210.02=0.210.02=0.210.02=0.215 5 5 5、该制品处于降速干燥阶段。降速干燥速率主要取决于材、该制品处于降速干燥阶段。降速干燥速率主要取决于材、该制品处于降速干燥阶段。降速干燥速率主要取决于材、该制品处于降速干燥阶段。降速干燥速率主要取决于材料内部水分迁移的速率，而与外界湿空气风速、压力等因料内部水分迁移的速率，而与外界湿空气风速、压力等因料内部水分迁移的速率，而与外界湿空气风速、压力等因料内部水分迁移的速率，而与外界湿空气风速、压力等因素关系不大，所以说他的建议不可取。但如果采取提高空素关系不大，所以说他的建议不可取。但如果采取提高空素关系不大，所以说他的建议不可取。但如果采取提高空素关系不大，所以说他的建议不可取。但如果采取提高空气温度的措施，则由于可以提高物料的温度，进而提高物气温度的措施，则由于可以提高物料的温度，进而提高物气温度的措施，则由于可以提高物料的温度，进而提高物气温度的措施，则由于可以提高物料的温度，进而提高物料内部水分迁移的速率，因此可以通过提高空气温度来加料内部水分迁移的速率，因此可以通过提高空气温度来加料内部水分迁移的速率，因此可以通过提高空气温度来加料内部水分迁移的速率，因此可以通过提高空气温度来加速干燥。速干燥。速干燥。速干燥。计算题计算题n n在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000kg1000kg1000kg1000kg，经干燥后物料的含水量由，经干燥后物料的含水量由，经干燥后物料的含水量由，经干燥后物料的含水量由40%40%40%40%减至减至减至减至5%5%5%5%（均为湿基），（均为湿基），（均为湿基），（均为湿基），以热空气为干燥介质，初始湿度为以热空气为干燥介质，初始湿度为以热空气为干燥介质，初始湿度为以热空气为干燥介质，初始湿度为0.009kg0.009kg0.009kg0.009kg水水水水kgkgkgkg绝干气，绝干气，绝干气，绝干气，离开干燥器时湿度为离开干燥器时湿度为离开干燥器时湿度为离开干燥器时湿度为0.039kg0.039kg0.039kg0.039kg水水水水kgkgkgkg绝干气，假定干燥过程绝干气，假定干燥过程绝干气，假定干燥过程绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求：中无物料损失，试求：中无物料损失，试求：中无物料损失，试求：n n水分蒸发量水分蒸发量水分蒸发量水分蒸发量W W W W（kgkgkgkg水水水水h h h h）；）；）；）；n n干空气消耗量干空气消耗量干空气消耗量干空气消耗量L L L L（kgkgkgkg绝干气绝干气绝干气绝干气h h h h）；）；）；）；n n原湿空气消耗量原湿空气消耗量原湿空气消耗量原湿空气消耗量L(kgL(kgL(kgL(kg原空气原空气原空气原空气h)h)h)h)；n n干燥产品量（干燥产品量（干燥产品量（干燥产品量（kgkgkgkgh h h h）。）。）。）。物料恒算物料恒算物料恒算物料恒算n n以空气为干燥介质干燥某种湿物料，原空气用量为以空气为干燥介质干燥某种湿物料，原空气用量为以空气为干燥介质干燥某种湿物料，原空气用量为以空气为干燥介质干燥某种湿物料，原空气用量为1800m1800m3 3/h/h，温度为，温度为，温度为，温度为3030，湿度为，湿度为，湿度为，湿度为0.012Kg/Kg0.012Kg/Kg。空气先经。空气先经。空气先经。空气先经间壁式加热器预热至间壁式加热器预热至间壁式加热器预热至间壁式加热器预热至100100后再进入干燥器；湿物料处理后再进入干燥器；湿物料处理后再进入干燥器；湿物料处理后再进入干燥器；湿物料处理量为量为量为量为400Kg/h400Kg/h，要求从含水率，要求从含水率，要求从含水率，要求从含水率10%10%干燥至干燥至干燥至干燥至0.5%0.5%（均为湿基）（均为湿基）（均为湿基）（均为湿基）。若干燥过程可视为等焓过程，试确定：。若干燥过程可视为等焓过程，试确定：。若干燥过程可视为等焓过程，试确定：。若干燥过程可视为等焓过程，试确定：(1)(1)水份汽化量；水份汽化量；水份汽化量；水份汽化量；(2)(2)空气离开干燥器时的温度和湿度；空气离开干燥器时的温度和湿度；空气离开干燥器时的温度和湿度；空气离开干燥器时的温度和湿度；(3)(3)加热器对空气提供的热量。加热器对空气提供的热量。加热器对空气提供的热量。加热器对空气提供的热量。热量恒算热量恒算热量恒算热量恒算(1)G(1)G(1)G(1)G1 1 1 1=400kg/h,=400kg/h,=400kg/h,=400kg/h,GcGcGcGc=4000.90=360kg/h=4000.90=360kg/h=4000.90=360kg/h=4000.90=360kg/h X X X X1 1 1 1=10/90=0.111,X=10/90=0.111,X=10/90=0.111,X=10/90=0.111,X2 2 2 2=0.005/0.995=0.00502=0.005/0.995=0.00502=0.005/0.995=0.00502=0.005/0.995=0.00502 W=Gc(X W=Gc(X W=Gc(X W=Gc(X1 1 1 1-X-X-X-X2 2 2 2)=38.2kg/h)=38.2kg/h)=38.2kg/h)=38.2kg/h(2)(2)(2)(2)已知新鲜空气的流量为已知新鲜空气的流量为已知新鲜空气的流量为已知新鲜空气的流量为1800m1800m1800m1800m3 3 3 3/h/h/h/h，则根据新鲜空气的质量体，则根据新鲜空气的质量体，则根据新鲜空气的质量体，则根据新鲜空气的质量体积积积积v v v vH H H H,可得绝干气的消耗量。可得绝干气的消耗量。可得绝干气的消耗量。可得绝干气的消耗量。v v v vH H H H=（1/29+H/181/29+H/181/29+H/181/29+H/18）22.4(273+t)/2731.0131022.4(273+t)/2731.0131022.4(273+t)/2731.0131022.4(273+t)/2731.013105 5 5 5/P/P/P/P =0.86m =0.86m =0.86m =0.86m3 3 3 3/kg/kg/kg/kg L=1800/0.83=2169kg/h L=1800/0.83=2169kg/h L=1800/0.83=2169kg/h L=1800/0.83=2169kg/h L(H L(H L(H L(H2 2 2 2-H-H-H-H1 1 1 1)=W,)=W,)=W,)=W,H H H H2 2 2 2=0.030kg=0.030kg=0.030kg=0.030kg水水水水/kg/kg/kg/kg绝干气绝干气绝干气绝干气解答：解答：解答：解答：I I I I1 1 1 1=(1.01+1.88H=(1.01+1.88H=(1.01+1.88H=(1.01+1.88H1 1 1 1)t)t)t)t1 1 1 1+2490H+2490H+2490H+2490H1 1 1 1=133.2kJ/kg=133.2kJ/kg=133.2kJ/kg=133.2kJ/kgI I I I2 2 2 2=I=I=I=I1 1 1 1 t t t t2 2 2 2=54.9=54.9=54.9=54.9(3)(3)(3)(3)由于由于由于由于I I I I0 0 0 0=(1.01+1.88H=(1.01+1.88H=(1.01+1.88H=(1.01+1.88H0 0 0 0)t)t)t)t0 0 0 0+2490H+2490H+2490H+2490H0 0 0 0=60.9kJ/kg=60.9kJ/kg=60.9kJ/kg=60.9kJ/kg所以加热器提供的热量为所以加热器提供的热量为所以加热器提供的热量为所以加热器提供的热量为;Q=L(I Q=L(I Q=L(I Q=L(I1 1 1 1-I-I-I-I0 0 0 0)=1.5710)=1.5710)=1.5710)=1.57105 5 5 5kJ/kgkJ/kgkJ/kgkJ/kgn n某厂利用气流干燥器将含水某厂利用气流干燥器将含水某厂利用气流干燥器将含水某厂利用气流干燥器将含水20%20%20%20%的物料干燥到的物料干燥到的物料干燥到的物料干燥到5%5%5%5%（均为湿（均为湿（均为湿（均为湿基），已知每小时处理的原料量为基），已知每小时处理的原料量为基），已知每小时处理的原料量为基），已知每小时处理的原料量为1000kg1000kg1000kg1000kg，于，于，于，于40404040进入干进入干进入干进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球温度为温度为温度为温度为20202020，湿球温度为，湿球温度为，湿球温度为，湿球温度为16.516.516.516.5，空气经预热器预热后进，空气经预热器预热后进，空气经预热器预热后进，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球温度为入干燥器，出干燥器的空气干球温度为入干燥器，出干燥器的空气干球温度为入干燥器，出干燥器的空气干球温度为60606060，湿球温度为，湿球温度为，湿球温度为，湿球温度为40404040，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：n n需要的空气量为多少需要的空气量为多少需要的空气量为多少需要的空气量为多少m m m m3 3 3 3/h/h/h/h？（以进预热器的状态计）？（以进预热器的状态计）？（以进预热器的状态计）？（以进预热器的状态计）n n空气进干燥器的温度？空气进干燥器的温度？空气进干燥器的温度？空气进干燥器的温度？（已知（已知（已知（已知0000时水的汽化热时水的汽化热时水的汽化热时水的汽化热2491.27kJ/kg2491.27kJ/kg2491.27kJ/kg2491.27kJ/kg，空气与水汽比热，空气与水汽比热，空气与水汽比热，空气与水汽比热分别为分别为分别为分别为1.011.011.011.01与与与与1.88kJ/kg.K1.88kJ/kg.K1.88kJ/kg.K1.88kJ/kg.K。）。）。）。）某湿物料质量为某湿物料质量为某湿物料质量为某湿物料质量为10kg10kg，均匀地平铺在底面积为，均匀地平铺在底面积为，均匀地平铺在底面积为，均匀地平铺在底面积为0.5m0.5m2 2的浅盘的浅盘的浅盘的浅盘内并在恒定干燥条件下进行干燥，物料的初始含水量为内并在恒定干燥条件下进行干燥，物料的初始含水量为内并在恒定干燥条件下进行干燥，物料的初始含水量为内并在恒定干燥条件下进行干燥，物料的初始含水量为15%15%，已知在些条件下物料的平衡含水量为，已知在些条件下物料的平衡含水量为，已知在些条件下物料的平衡含水量为，已知在些条件下物料的平衡含水量为1%1%，临界含水量为，临界含水量为，临界含水量为，临界含水量为6%6%（均为湿基），并已测出恒速阶段的干燥速率为（均为湿基），并已测出恒速阶段的干燥速率为（均为湿基），并已测出恒速阶段的干燥速率为（均为湿基），并已测出恒速阶段的干燥速率为0.394kg/m0.394kg/m2 2hh，假定降速阶段的干燥速率与物料的自由含，假定降速阶段的干燥速率与物料的自由含，假定降速阶段的干燥速率与物料的自由含，假定降速阶段的干燥速率与物料的自由含水量（干基）成线性关系，试求：水量（干基）成线性关系，试求：水量（干基）成线性关系，试求：水量（干基）成线性关系，试求：(1)(1)将物料干燥至含水量为将物料干燥至含水量为将物料干燥至含水量为将物料干燥至含水量为2%2%（湿基），所需要的总干燥时（湿基），所需要的总干燥时（湿基），所需要的总干燥时（湿基），所需要的总干燥时间为多少小时？间为多少小时？间为多少小时？间为多少小时？(2)(2)现将物料均匀地平铺在两个与上相同尺寸的浅盘内并在现将物料均匀地平铺在两个与上相同尺寸的浅盘内并在现将物料均匀地平铺在两个与上相同尺寸的浅盘内并在现将物料均匀地平铺在两个与上相同尺寸的浅盘内并在同样的空气条件下进行干燥，只需同样的空气条件下进行干燥，只需同样的空气条件下进行干燥，只需同样的空气条件下进行干燥，只需4 4小时便可将物料的水小时便可将物料的水小时便可将物料的水小时便可将物料的水分降至分降至分降至分降至2%2%（湿基），问物料的临界含水量有何变化？恒（湿基），问物料的临界含水量有何变化？恒（湿基），问物料的临界含水量有何变化？恒（湿基），问物料的临界含水量有何变化？恒速及降速两个干燥阶段的时间各为多少小时？速及降速两个干燥阶段的时间各为多少小时？速及降速两个干燥阶段的时间各为多少小时？速及降速两个干燥阶段的时间各为多少小时？干燥速率干燥速率干燥速率干燥速率n n(1)(1)(1)(1)已知已知已知已知X X X X1 1 1 1=0.176,Xc=0.064,X=0.176,Xc=0.064,X=0.176,Xc=0.064,X=0.176,Xc=0.064,X*=0.0101,X=0.0101,X=0.0101,X=0.0101,X2 2 2 2=0.0204=0.0204=0.0204=0.0204n nGcGcGcGc=10(1-0.15)=8.5kg/h=10(1-0.15)=8.5kg/h=10(1-0.15)=8.5kg/h=10(1-0.15)=8.5kg/hn n恒速阶段：恒速阶段：恒速阶段：恒速阶段：n n降速阶段：降速阶段：降速阶段：降速阶段：U U U U与（与（与（与（X-XX-XX-XX-X*）成正比）成正比）成正比）成正比解答解答解答解答n n（2 2 2 2）迭代计算）迭代计算）迭代计算）迭代计算
