2022年化工原理第七章干燥课后习题及答案.pdf

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1、第七章干燥湿空气的性质【 7-1 】湿空气的总压为.1013kPa ，(1) 试计算空气为40、相对湿度为%60时的湿度与焓；(2) 已知湿空气中水蒸气分压为，求该空气在50时的相对湿度与湿度 H。解湿空气总压.1013pkPa(1). 06 ，40时水蒸气的饱和蒸气压. 7375spkPa湿度./.0 6 7 375062206220 028410130 67375sspHkgkgpp水干气焓.1 011 882492IH tH( .)./= 1 011 88 0 0284402492 0 0284113 3kJ kg(2) 湿空气中水汽分压.9 3VpkPa50时水的饱和蒸气压.12 34

2、spkPa相对湿度.9 3075412 34Vspp湿度.9 30622=0 6220 0629101393VVpHkgkgpp水干气【 7-2 】空气的总压为，干球温度为303K，相对湿度%70，试用计算式求空气的下列各参数：(1) 湿度 H；(2) 饱和湿度sH ；(3) 露点dt ；(4) 焓 I ；(5) 空气中的水汽分压Vp 。解总压.,.101 33303300 7pkPa tK，(1) 30 时，水的饱和蒸气压.4 241spkPa湿度.?.074 2410 62206220018810133 0 74 241sspHkgkgpp水干气(2) 饱和湿度.4 2410 622062

3、20 0272101334 241ssspHkgkgpp水干气(3) 露点dt时的饱和湿度.0 0188sHkgkg水干气.0 622ssspHpp.10133 0 01882 970 6220 62200188ssspHpkPaH从水的饱和蒸气压为查得水的饱和温度为23.3，故空气的露点.23 3dt(4) .300 0188tHkgkg，水干气时，空气的焓为.1 011 882492HH tH( .)./= 1011 88 0 0188302492 0 018878 2kJkg干气精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - -

4、 - - - - - -第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - - (5) t=30时的. 4241spkPa水汽分压.0 7 4 2412 97VsppkPa【 7-3 】在总压为下测得湿空气的干球温度为50，湿球温度为30，试计算湿空气的湿度与水汽分压。解湿球温度50Wt时，水的饱和蒸气压.12 34spkPa，比汽化热/2378WrkJ kg湿球表面处的湿空气，在总压.1013pkPa 及湿球温度50Wt时的湿度为.12340622062200863101312 34sWspHkgkgpp水干气空气在50t时的湿度为.().1 090 086350300 077水2

5、378WWHWHHttkgkgkr干气湿空气的水汽摩尔分数为./././.0 077 18020 110077 18 02 1 28 95y水汽分压.0 11 101 311 1VpypkPa【 7-4 】利用湿空气的IH图填写下表的空白。干球温度/湿球温度/湿度/1kgkg水干气相对湿度/%焓/1kJ kg干气水汽分压/kPa露点/504020（ 55）3030（26）（16）（39）（20）（）（）（）（）（ 23）（）60（ 39）（ 37）（ 97）（ 76）（ 43）160（ 56）（）（）（）（）（ 24）20（ 12）（ 36）（ 14）【 7-5 】空气的总压力为，干球温度为2

6、0湿球温度为15。该空气经过一预热器，预热至50后送入干燥器。热空气在干燥器中经历等焓降温过程。离开干燥器时相对湿度%80。利用1-H 图，试求：(1) 原空气的湿度、露点、相对湿度、焓及水汽分压；(2) 空气离开预热器的湿度、相对湿度及焓；(3)100m3原空气经预热器加热，所增加的热量；(4) 离开干燥器时空气的温度、焓、露点及湿度；(5)100m3原空气在干燥器中等焓降温增湿过程中使物料所蒸发的水分量。解空气总压.1013pkPa，干球温度t=20，湿球温度15Wt。(1) 原空气的湿度./000085Hkgkg水干气，露点012dt，相对湿度%060，焓/043IkJ kg 干气，水汽

7、分压.01 3VpkPa 。(2) 空气离开预热器的温度t=50， 求得湿度./100 0085HHkgkg水干气， 相对湿度%112，焓/172IkJ kg 干气。(3) 原空气的比体积精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - - .( .)300273200 7741 2440 7741 2440 010 844273273HTHmkg湿气干气3100m 原空气在预热器所增加的热量为.10100100724334360 844HQIIkJ

8、=(4) 空 气 在 干 燥 器 中 为 等 焓 降 温 增 湿 过 程 ， 离 开 干 燥 器 时 ， 已 知 相 对 湿 度280%， 求得温度227t， 焓/272IkJ kg 干气，露点224dt， 湿度./20 018Hkgkg水干气。(5) 3100m 原空气，在干燥器中，等焓降温增湿过程中，使物料所蒸发的水分量为.211001000 0180 00851 1260 844HWHHkg 水【 7-6 】在去湿设备中，将空气中的部分水汽除去，操作压力为，空气进口温度为 20，空气中水汽分压为，出口处水汽分压为。试计算100m3湿空气所除去的水分量。解总压.12101 36 7133v

9、vpkPapkPapkPa，空气进口湿度.1116 70 6220 6220044110136 7vvpHkgkgpp水干气空气出口湿度.32221 330 62206228 28 10101 31 33vvpHkgkgpp水干气进口湿空气的比体积.312930 7741 2440 7741 2440 0441=0.89湿气273273HTHmkg干气100m3湿空气中含有的干空气量为.1000 89kg （干气） ，除去的水分量为.121001000 0441 0008284 020 89089HHkg水【 7-7 】湿空度的总压为，温度为10，湿度为0.005kg水 /kg干气。试计算：(

10、1) 空气的相对湿度1；(2) 空气温度升到35时的相对湿度。 ；(3) 温度仍为35，总压提高到115kPa 时的相对湿度；(4) 温度仍为第(1) 问的 10，若总压从增大到500kPa ，试求此条件下的湿空气饱和湿度sH，并与原空气的湿度H 比较，求出加压后每千克干空气所冷凝的水分量。解 (1)总压./10130 005pkPaHkgkg，湿度水干气温度 t=10时水的饱和蒸气压.11 227spkPa相对湿度.(.).110 005101 30 6580 6220 6220 0051 227sHpHp精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载

11、名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 另一解法：湿空气中水汽摩尔分数./.0 005 18 020 005 18 021 28 95y水汽的分压./././.0 005 1802101308070 005 18 021 28 95vpypkPa相对湿度.1108070 6581227vspp(2) 温度 t=35时，水的饱和蒸气压为.25 808spkPa相对湿度.12121 2270 65801395 808sspp(3) 与(2) 问相比，总压由.231013改为115pkPapkPa相对湿度与总压p成正比，故.3

12、3221150 1390 158101 3pp(4) 温度10t时，水的饱和蒸气压为.1 227500spkPapkPa，总压饱和湿度./.1 2270 6220 6220 00153500 1 227ssspHkgkgpp水干气原空气的湿度./0005Hkgkg水干气每千克干空气所冷凝的水分量为./0 0050001530 00347sHHkgkg水干气【 7-8 】氮气与苯蒸气的混合气体，总压力为。在24时，混合气体的相对湿度为 60% 。(1) 试计算混合气体的湿度（kg 苯蒸气 /kg 氮气）；(2) 试计算使混合气中的苯蒸气冷凝70% 时的饱和湿度sH ； (3) 若混合气温度降为1

13、0，试计算总压力增加到多大，才能使苯蒸气冷凝70%。苯的饱和蒸气压sp 用附录十的Antoine方程计算。解总压.102 424pkPat，温度，相对湿度.10 6 。(1) 计算湿度1H.111024，06pkPa苯在 24时的饱和蒸气压1sp 计算.lg.11211 0336 0305512 124220 79spkPa氮的摩尔质量./28 02gMkgkmol，苯的摩尔质量./78 11VMkgkmol。.11111178 110 612 1=0 21328 02102 40 612 1vsgsMpHkgMpp苯蒸气 /kg 氮气(2) 苯蒸气冷凝70% 时的饱和湿度sH 计算.110

14、7sHHH.1110 70 30 30 2130 0639sHHHkg苯蒸气 /kg 氮气(3) 温度210t，苯蒸气冷凝70% ，总压力2p？精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 苯在 10时的饱和蒸气压2sp 计算.lg.,.2212110336 030556 071022079ssppkPa222vssgsMpHMpp.278 116 070063928 026 07p总压力增加到时，才能使苯蒸气冷凝70%干燥过程的物料衡算与热

15、量衡算【 7-9 】某干燥器的湿物料处理量为100kg 湿料 h，其湿基含水量为10%（质量分数），干燥产品湿基含水量为2% （质量分数） 。进干燥器的干燥介质为流量500kg湿空气 h、温度85、相对湿度10% 的空气，操作压力为。试求物料的水分蒸发量和空气出干燥器时的湿度H2。解操作压力.1013pkPa湿物料处理量1100Lkg 湿料 h，湿基含水量.10 1。干基含水量为.111010 111 0 10 9X产品湿基含水量.20 02 ，干基含水量为.2220 0200211 0 02098X(1) 物料的水分蒸发量W湿物料中绝干物料的质量流量为.111100 10 190干料cLLk

16、gh水分蒸发量为.().120 1002908 16水分0 9098cWLXXkgh(2) 空气出干燥器时的湿度H2计算空气的流量为500kg 湿空气h，温度t=85时，水的饱和蒸气压.58 74spkPa，相对湿度.0 1空气进干燥器的湿度.101 58 74062206220038310130 1 58 74sspHkgkgpp水干气干空气的质量流量为.150050048210 0383 1GkgH干气 /hH2的计算如下21WG HH精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 10

17、页 - - - - - - - - - - .218 160 03830 0552482WHHkgG水/kg干气【 7-10 】某干燥器的生产能力为700kg 湿料 /h ，将湿物料由湿基含水量（质量分数）干燥到湿基含水量（质量分数）。空气的干球温度为20，相对湿度为40%，经预热器加热到100，进入干燥器，从干燥器排出时的相对湿度为%60。若空气在干燥器中为等焓过程，试求空气消耗量及预热器的加热量。操作压力为。解湿物料流量L=700kg 湿料 /h ，湿基含水量.0 41，则干基含水量为.111040 411 0 40 6X产品湿基含水量.20 05 ，干基含水量为.2220 0500511

18、 0 05095X湿物料中绝干物料的质量流量为./11700 10 4420cLLkgh干料物料中的水分蒸发量为.120 40 054203020 60 95cWLXXkg水分 /h空气温度020t，相对湿度.10 4 ，从IH图上查得湿度./10 0057Hkgkg水干气。经预热器加热，温度升到1100t，湿度未变，为./100 0057HHkgkg水干气，焓/1116IkJkg 干气。空 气 从 干 燥 器 出 来 时 的 相 对 湿 度.20 6 ， 从 空 气 进 干 燥 器 的 状 态 点1沿/116IkJkg干气的等 I 线，直到.20 6时，空气出干燥器的湿度./20 029Hk

19、gkg水干气。空气消耗量/.20302 36003 6干气0 029 0 0057WGkgsHH预热器的加热量为().100103 61 011 88pHQGcttHtt.3 6 1 011 880 005710020294kW【 7-11 】在常压干燥器中将某物料从湿基含水量（质量分数）干燥到湿基含水量（质量分数）。干燥器的生产能力为7200kg 干料 /h ，物料进、出口温度分别为25与65。热空气进干燥器的温度为120，湿度为0.007kg水 /kg干气，出干燥器的温度为80。空气最初温度为20。干物料的比热容为./ ()1 8kJkg。若不计热损失，习题 7-11 附图精品资料 - -

20、 - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 试求： (1) 干空气的消耗量G 、空气离开干燥器时的湿度H2； (2) 预热器对空气的加热量。解已知数据如习题7-11 附图所示。物料的干基湿含量为.1110 055110 0595X.2220 005511 0 005995X水分蒸发量为/./12557200343959950 0952cWLXXkg hkg s(1) 干空气消耗量G与空气离开干燥器时的湿度2H 的计算空气进、出干燥器的焓为.1111I1 0

21、11 88H2492H1 011 880 007 12024920 007t/140kJ kg 干气.22222221 011 8824921 011 88802492 =80.8+2642HIHtHHH物料进、出干燥器的焓为./11151 84187 2550 595swIcX ckJ kg干料./22251 84 187 651184995swIcX ckJkg干料干燥器的热量衡算1221cG IILII.214080 826427200 118 450 5GH.259 22642788900GH（a）干空气消耗量.2123430 007WGHHH（b）由式a与式b求得干空气消耗量.44

22、1610Gkg干气 /h精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 空气离开干燥器时的湿度 H=0.0152kg水 /kg干气(2) 预热器对空气的加热量Qp计算空气进预热器的焓为.00001 011 8824921 011 880 0072024920 007IHtH./379kJ kg干气.4P104 16 101403791180kW36003600GQII干燥速率与干燥时间【 7-12 】在恒速干燥阶段，用下列4 种状态的空气作为干

23、燥介质，试比较当湿度 H一定而温度t 升高及温度t 一定而湿度H增大时， 干燥过程的传热推动力wttt与水汽化传质推动力mHH -H 有何变化，并指出哪种情况下的推动力最大。(1) t=50 ，H=0.01 kg水/kg 干气；(2) t=100 ，H=0.01 kg水 /kg 干气；(3) t=100 ，H=0.05 kg水/kg 干气；(4) t=50 ，H=0.05 kg水 /kg 干气；解(1) t=50 ，H= (2) t=100H=0. 01w2525tt，.w0 0210011HHw3565tt.w0 0370 027HH(3) t=100，H= (4) t=50，H=.47 5

24、52 5wtt，.0 07250 0225wHH.42 57 5wtt，.w0 053H0 003H(2) 与(1) 比较， H 一定， t 增大，则wt 增大，wH增大，t 增大，H增大。(3) 与(2) 比较， t 一定， H增大，则wt 堵大，wH增大，但t 减小，H减小。(3) 与(4) 比较， H 一定， t 增大，则wt 增大，wH增大，t 增大，H增大。(4) 与(1) 比较， t 一定， H增大，则wt 增大，wH增大，但t 减小，H减小。结果是：t 增大，能使t、H都增大，H 增大，能使t、H都减小，H 较小时，使t 增大，对t、H的增大效果显着。第 (2) 种情况的推动力最

25、大。【 7-13 】在恒定干燥条件下，将物料从/X=0.33kgkg1水干料， 干燥至.X=009kg 水 /kg干料，共需7h，问继续干燥至./2X0 07kgkg水干料，再需多少时间？已知物料的临界含水量为0. 16 kg水/kg干料，平衡含水量为0.05kg水 /kg 干料（以上均为干基含水量）。降速阶段的干燥速率与物料的含水量近似呈线性关系。解已知./lX0 33kgkg水干料，./cX0 16kgkg水干料./2X0 09kgkg水干料，*./X0 05kgkg水干料127h干燥时间计算式为精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳

26、 - - - - - - - - - -第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 11cccLXXAu*cXcuKXX*22211ccccXcLXXXXXXLcnnAKXXAuXX*12121ncCCCcLXXXXXXAuXX将已知数据代入，得.0 160 0570 330 160 160 05 1n0 090 05CcLAu./24 9CcLkgh kgAu水干料当.20 07X (kg水 /kg 干料 ) 时，.120 160 0524 9 0 330 160 160 05 1n0 070 05=需增加的时间为 =干燥综合题【 7-14 】现将 25oC，湿度为 0

27、.01kg/kg绝干气的空气在预热器中升温至90oC后进入一干燥面积为48 的常压绝热干燥器，将 1500kg 湿物料从含水量为18（湿基） 降至（湿基） 。已知物料的临界含水量XC0.1kg/kg绝干料，平衡含水量X0.01kg/kg绝干料，恒定干燥条件下测得恒速阶段干燥速率为2.2kg/(h)，降速干燥阶段干燥速率与自由含水量呈直线变化。求：（1）完成上述干燥任务需消耗多少kg 新鲜空气？（2）若忽略预热器的热损失，蒸汽冷凝潜热为2205kJ/kg ，预热器中加热蒸汽的消耗量（kg）.（3）所需干燥时间为小时？解（1）消耗空气量1230kg0.18115001LL11C）（）（0.2195

28、0.18-10.18-1X1110.015230.015-10.015-1X222251.30.01523)-51230(0.219)X-(XLW21Ckg因为干燥过程为绝热过程，空气进出干燥器为等焓过程，即精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 222490H50)1.88H(1.010.012490900.01)1.88(1.01解得 H20.02593kg/kg绝干气绝干气消耗量绝干气kg101.5780.010.02593251

29、.3HHWHHWG40212原空气消耗GG （1H0）104(1+=104kg 新鲜空气（2）预热器中蒸汽消耗量QPG （+） （t1-t0）=104+(90 -25)=106kJ加热蒸汽消耗量为478.6kg2205101.055rQD6p（3）X2XC，干燥过程包括恒速阶段和降速阶段，总干燥时间为4.375h0.01-0.015230.01-0.10.01)ln-(0.10.1-0.21952.2481230X-XX-XlnX-XX-XAuL*2*C*CC1cC21精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - - -