2022年化工原理下册答案 .pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载化工原理（天津大学第二版）下册部分答案第 8 章2. 在温度为25 及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为 350 g/m3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1EkPa，水溶液的密度为997.8 kg/m3。解：水溶液中CO2的浓度为33350/1000kmol/m0.008kmol/m44c对于稀水溶液，总浓度为3t99 7. 8k m ol / m5 5. 4 318ckmol/m3水溶液中CO2的摩尔分数为4t0.0081.44

2、3 1055.43cxc由54*1.66 101.443 10kPa23.954pExkPa 气相中 CO2的分压为t101.3 0.03kPa3.039pp ykPa minU操作空塔气速为sm849.0sm0.14360024002u泛点率为F0.849100%100%56.90%1.492uu经校核，选用D=1.0 m 合理。第九章蒸馏1 在密闭容器中将A、 B 两组分的理想溶液升温至82 ， 在该温度下， 两组分的饱和蒸气压分别为*Ap=107.6 kPa 及*Bp41.85 kPa，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。精选学习资

3、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载解：本题可用露点及泡点方程求解。95. 085.416.10785.416.107总总*B*A总*B总*AA总*AAppppppppxppy解得76.99总pkPa 8808.085.416 .10785.4176.99*B*A*Bppppx总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416 .107*B*App由气液平衡方程得8808.095.01571.295.095.01yyyxkPa76.99kPa8808.0185.418808.06.1071A*BA*Axp

4、xpp 总2试分别计算含苯0.4（摩尔分数） 的苯甲苯混合液在总压100 kPa 和 10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（ A）和甲苯（ B）的饱和蒸气压和温度的关系为24.22035.1206032.6lg*Atp58.21994.1343078.6lg*Btp式中 p的单位为kPa，t 的单位为。 苯甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100 kPa 和 10 kPa对应的泡点分别取94.6 和 31.5 ）解：本题需试差计算（1）总压 p总100 kPa 初设泡点为94.6，则191.224.2206.9435.1206032.6lg*Ap得37.155*ApkPa 同

5、理80.158.2196.9494.1343078.6lg*Bp15.63*BpkPa 4.03996.015.6337.15515.63100Ax或kPa04.100kPa15.636. 037.1554.0总p则46.215.6337.155*B*App6212.04.046.114.046.2) 1(1xxy（ 2）总压为p总10 kPa 通过试差，泡点为31.5，*Ap=17.02kPa，*Bp 5.313kPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载203.3313.502.17681.

6、04.0203.214.0203.3y随压力降低，增大，气相组成提高。3在 100 kPa 压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol ，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为549.046.0 xy。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。解：（ 1）平衡蒸馏（闪蒸）依题给条件56.044.01q则xxqxxqqy273.125.1156.055. 0156.056.011F由平衡方程0. 460. 54yx联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045 DF0.440.44 100nnkmol

7、 = 44kmol %8.58%10055.0100735.044%100FFDxnyn（ 2）简单蒸馏44Dnkmol 56Wnkmol W0.55FW100dlnln56xnxnyx即0.5490.5410.5798ln0.540.5490.54 0.55Wx解得xW = 0.3785 7683.03785.055.0445655.0WFDWFxxnnxy%46.61%10055.01007683.044A简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）4在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。已知馏出液组成为0.9

8、5，釜液组成为0.05，试求（ 1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95 不变，馏出液最大可能的流量。解：（ 1）馏出液的流量和苯的收率hkmol50hkmol05.095.005. 05. 0100WDWFFn,Dn,xxxxqq%95%1005. 010095.050%100FFn,DDn,Axqxq（ 2）馏出液的最大可能流量当 A=100%时，获得最大可能流量，即kmol/h52.63kmol/h 95.05.0100DFFn,Dmaxn,xxqq精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 35 页优秀学习

9、资料欢迎下载5在连续精馏塔中分离A、B 两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h ，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数， 下同） ，饱和液体进料， 要求馏出液中易挥发组分的回收率为96，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。解：（ 1）馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得kmol/h43.2kmol/h45.010096.096.0FFn,DDn,xqxqkmol/h1.8kmol/h45.010096.01WWn,xqn,W1.80.033qkmol/h=54.55 kmol/h n

10、,Dn,Fn,W10054.55qqqkmol/h=45.45 kmol/h 9505.045.452.43Dx（ 2）精馏段操作线方程2604. 0726.065.39505.065.365.211DxxRxxRRy（ 3）提馏段的液相负荷kmol/h4.202kmol/h10045.4565.2Fn,Dn,Fn,Ln,Ln,qRqqqqq6在常压连续精馏塔中分离A、B 两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h ，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92 。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q 值和提馏段的

11、气相负荷。（ 1）40 冷液进料；（ 2）饱和液体进料；（ 3）饱和蒸气进料。已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg，比热容为1.82 kJ/(kg ? )。解：由题给数据，可得kmol/h.3972kmol/h04.096. 004.046. 060WDWFFn,Dn,xxxxqqkmol/h32.61kmol/h39.2760Wn,q（ 1）40 冷液进料q 值可由定义式计算，即255.1371409282.111FbPrttcqh119.4kmol/kmol/h 60255. 1139.2718.211Dn,FqqRV（ 2）饱和液体进料此时q = 1 .1kmol/h041kmol/

12、h39.278.31Dn,qRVV（ 3）饱和蒸气进料q = 0 .1kmol/h44kmol/h 601.104Fn,qVV三种进料热状态下，由于 q 的不同， 提馏段的气相负荷 （即再沸器的热负荷）有明显差异。 饱和蒸气进料V精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载最小。7在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h ，要求馏出液中易挥发组分的收率为 94。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238；q 线方程为y = 2- 3x。试求（ 1）操作回流比及馏出

13、液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及 yq；（ 4）提馏段操作线方程。解：（ 1）操作回流比及馏出液组成由题给条件，得75.01RR及238. 01DRx解得R = 3，xD = 0.952 2）进料热状况参数及原料液组成由于31qq及21Fqx解得q = 0.75（气液混合进料），xF = 0.5 （ 3）两操作线交点的坐标值xq及 yq联立操作线及q 线两方程，即238.075.0 xy23yx解得xq = 0.4699 及 yq = 0.5903 （ 4）提馏段操作线方程其一般表达式为WVn,Wn,Vn,Ln,xqqxqqy式中有关参数计算如下：k

14、mol/h68.24kmol/h952.05.05094.0DFFn,ADn,xxqqn,Wn,Fn,D5024.68qqqkmol/h = 25.32 kmol/h 0592.032.255.05094.011Wn,FFn,AWqxqxn,Ln,Dn,F324.680.7550qRqqqkmol/h =111.54 kmol/h n,Vn,Ln,W111.5425.32qqqkmol/h = 86.22 kmol/h 则111.5425.320.05921.2940.0173986.2286.22yxx8在连续精馏塔中分离苯甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馏

15、出液组成为 0.95，釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。习题 8 附表x 0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 xxy46. 1146.20 0.115 0.214 0.381 0.513 0.621 0.711 0.787 0.852 0.908 0.957 1.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载0.0

16、0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0115dbxWxDcaexFy X习题 8 附图在 xy 图上作出平衡线，如本题附图所示。由已知的xD，xF， xW在附图上定出点a、e、c。精馏段操作线的截距为271.015. 295.01RxD，在 y 轴上定出点 b，连接点a 及点 b，即为精馏段操作线。过点 e 作 q 线（垂直线）交精馏段操作线于点d。连接 cd即得提馏段操作线。从点 a 开始， 在平衡线与操作线之间绘阶梯，达到指定分离程度需 11 层理论板，第5 层理论板进料。9在板式精馏塔中分离相对挥发度

17、为2 的两组分溶液，泡点进料。馏出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05，原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸气量为93 kmol/h ，从塔顶回流的液体量为58.5 kmol/h ，泡点回流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流比的倍数。解：（ 1）原料液的处理量由全塔的物料衡算求解。对于泡点进料，q = 1 kmol/h931Dn,Vn,Vn,qRqqn,Dn,Vn,L9358.5qqqkmol/h=34.5 kmol/h Dn,Fn,Wn,qqq则05.05.345.3495. 06.0Fn,Fn,qq解得n,F56.45qkmol/h

18、（ 2）R 为 Rmin的倍数5.34193RR = 1.70 对于泡点进料，Rmin的计算式为333.16.01)95.01(26.095.01)1(11FDFDminxxxxR于是275. 1333.17 .1minRR10在常压连续精馏塔内分离苯氯苯混合物。已知进料量为85 kmol/h ，组成为0.45（易挥发组分的摩尔分数，下同），泡点进料。塔顶馏出液的组成为0.99，塔底釜残液组成为0.02。操作回流比为3.5。塔顶采用全凝器，泡点回流。苯、氯苯的汽化热分别为30.65 kJ/mol 和 36.52 kJ/mol。水的比热容为4.187 kJ/ (kg ? )。若冷却水通过全凝器温

19、度升高15 ，加热蒸汽绝对压力为500 kPa（饱和温度为151.7 ，汽化热为2 113 kJ/kg）。试求冷却水和加热蒸汽的流量。忽略组分汽化热随温度的变化。解：由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即h37.94kmol/kmol/h02. 099. 002.045. 085WDWFFn,Dn,xxxxqq精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载对于泡点进料，精馏段和提馏段气相负荷相同，则kmol/h170.7kmol/h94.375.41Dn,Vn,Vn,Rqqq（ 1）冷却水流量由于塔顶苯的含

20、量很高，可按纯苯计算，即kJ/h232.5kJ/h1065.307.1703AVn,cqQkg/h1033.8kg/h 15187.410232.5)(4612cp,ccm,ttcQq（ 2）加热蒸汽流量釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯苯计算，即6.234kJ/hkJ/h 1052.367.1703BVn,BqQkg/h2.95kg/h211310234.66BBhm,Qq11在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为2.0。原料液流量为100 kmol/h ，进料热状态参数q=1，馏出液流量为60 kmol/h，釜残液组成为0.01（易挥发组分的摩尔分数），试求（1）操作线

21、方程；（ 2）由塔内最下一层理论板下降的液相组成xm。解：本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。（1）操作线方程此为提馏段操作线方程，即WVn,Wn,Vn,Ln,xqqxqqy式中kmol/h 100Fn,Ln,qqqn,Vn,D60qqkmol/h n,Wn,Fn,D10060qqqkmol/h 40 kmol/h 则0067.0667.101.0604060100 xxy（2）最下层塔板下降的液相组成由于再沸器相当于一层理论板，故0198.001.0101.02)1(1WWWxxyxm与 yW符合操作关系，则0159.0667.10067.00198.0

22、667.10067.0Wmyx提馏塔的塔顶一般没有液相回流。12在常压连续精馏塔中，分离甲醇水混合液。原料液流量为100 kmol/h ，其组成为0.3（甲醇的摩尔分数，下同），冷液进料（q =1.2），馏出液组成为0.92，甲醇回收率为90，回流比为最小回流比的3 倍。试比较直接水蒸气加热和间接加热两种情况下的釜液组成和所需理论板层数。甲醇水溶液的t xy 数据见本题附表习题 12 附表温度 t液相中甲醇的摩尔分数气相中甲醇的摩尔分数温度 t液相中甲醇的摩尔分数气相中甲醇的摩尔分数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 35

23、 页优秀学习资料欢迎下载0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 xD间 接 加 热64bdcea(xq,yq)xWxFYX0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 xD直 接 蒸 汽 加 热74bdcea(xq,yq)xWxFYX附 图 1 附 图 2 习题 12 附 图100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0

24、.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.0 1.0 78.0 0.30 0.665 解：（ 1）釜液组成由全塔物料衡算求解。 间接加热h29.35kmol/kmol/h92.03.01009.09 .0DFFn,Dn,xxqq0425.035.291003. 0100)9.01(Wx 直接水蒸气

25、加热Fn,Dn,Ln,Wn,qqRqqq关键是计算R。由于 q =1.2，则 q 线方程为5.1611Fxqxxqqy在本题附图上过点e 作 q 线，由图读得：xq = 0.37，yq = 0.71 6176.037.071.071. 092.0qqqDminxyyxRmin33 0.61761.85RR于是kmol/h174.3kmol/h1002.129.3585.1Wn,q0172. 08.1833.0100)9.01(Wx显然，在塔顶甲醇收率相同条件下，直接水蒸气加热时，由于冷凝水的稀释作用，xW明显降低。（ 2）所需理论板层数在 xy 图上图解理论板层数间接加热精馏段操作线的截距为精

26、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载习题 13 附图323. 085.292.01RxD由 xD = 0.92 及截距 0.323 作出精馏段操作线ab，交 q 线与点 d。由 xW=0.0425 定出点 c，连接 cd 即为提馏段操作线。由点 a 开始在平衡线与操作线之间作阶梯，NT = 5（不含再沸器），第4 层理论板进料。直接蒸汽加热图解理论板的方法步骤同上，但需注意xW=0.0172 是在 x 轴上而不是对角线上，如本题附图所示。此情况下共需理论板7 层，第 4 层理论板进料。计算结果表明

27、， 在保持馏出液中易挥发组分收率相同条件下，直接蒸汽加热所需理论板层数增加。且需注意，直接蒸汽加热时再沸器不能起一层理论板的作用。13在具有侧线采出的连续精馏塔中分离两组分理想溶液，如本题附图所示。原料液流量为100 kmol/h ，组成为 0.5（摩尔分数，下同），饱和液体进料。塔顶馏出液流量qn,D为 20 kmol/h ，组成 xD1为 0.98，釜残液组成为0.05。从精馏段抽出组成xD2为 0.9的饱和液体。 物系的平均相对挥发度为2.5。塔顶为全凝器，泡点回流，回流比为 3.0，试求（ 1）易挥发组分的总收率；（2）中间段的操作线方程。解：（ 1）易挥发组分在两股馏出液中的总收率由

28、全塔的物料衡算，可得n,DD1n,D2D2An,FF100%qxqxqxqn,D2的计算如下Wn,D2n,D1n,Fn,qqqq及D2n,D2n,FFn,2010005.09.098.020qqxq整理上式，得到4.2685. 0D2n,q则kmol/h06.31D2n,q于是A200.9831.060.9100%95.1%1000.5（ 2）中间段的操作线方程由 s 板与塔顶之间列易挥发组分的物料衡算，得n,Vss 1n,Lssn,DD1n,D2D2qyqxqxqx（1）式中hkmol80hkmol)204()1(D1n,Vsn,qRqh28.94kmol/kmol/h06.31203D2n

29、,D1n,Lsn,qRqq将有关数值代入式（1）并整理，得到s 1s0.3620.5944yx14在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气加料。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.20，试求（ 1）操作回流比与精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载最小回流比的比值；（2）若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，该板的气相默弗里效率EMV1。解：（ 1） R 与 Rmin的比值先由精馏段操作线方程求得R

30、和 xD，再计算Rmin。由题给条件，可知75.01RR解得3R8.042.0)1(20.0RxD对饱和蒸气进料，q = 0，yq = 0.35 1772.0)35.01(5.235. 035.0)1(qqqqyyyx604.21772.035.035.08. 0qqqDminxyyxR则152. 1604.23minRR（ 2）气相默弗里效率气相默弗里效率的定义式为12M,V*12yyEyy（ 1）式中8.0D1xy725.020.07. 075. 020.075.012xy8537.07.05.117.05.2)1(111*1xxy将有关数据代入式（1），得%3.58583.0725.08

31、537.0725.08.0VM,E15在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100 kmol/h ，组成为 0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气进料。馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。物系的平均相对挥发度为2.0。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。塔釜的汽化量为最小汽化量的1.6 倍，试求（ 1）塔釜汽化量；（2）从塔顶往下数第二层理论板下降的液相组成。解：先求出最小回流比，再由最小回流比与最小汽化量的关系求得qn,Vmin。液相组成x2可用逐板计算得到。（1）塔釜汽化量对于饱和蒸汽进料q = 0，yF = 0.5，Rmin可用下式计算，即7.215 .019

32、5.015. 095.0212111111FDFDminyxyxRn,Vminminn,D(1)qRq而50kmol/hkmol/h05.095.005.05 .0100WDWFFn,Dn,xxxxqq则kmol/h185kmol/h50)17.2(Vminn,qkmol/h85kmol/h)100185()1(Fn,Vminn,minVn,qqqqkmol/h361kmol/h)856.1(6.1minVn,Vn,qq精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载min,Vnq也可由提馏段操作线的最大斜

33、率求得，即WqWqminVn,minLn,xxxyqq3333.05.025.05.0qx即588.105.03333.005.05.0minVn,Wn,minVn,qqq将 qn,W = 50 kmol/h 代入上式，解得kmol/h85minVn,q（2）第 2层理论板下降液相组成x2逐板计算求x2需导出精馏段操作线方程。13610050)1()1()1(Fn,Dn,Vn,RqqqRq解得72. 3R2013.0788.072.495.072.472.311DxxRxxRRy塔顶全凝器95.0D1xy9048.005.0295.095. 0)1(1111yyyx9143.02013.090

34、48.0788.02y8421. 0)9143.01(29143.09143.02x16某制药厂拟设计一板式精馏塔回收丙酮含量为0.75（摩尔分数，下同）水溶液中的丙酮。原料液的处理量为 30 kmol/h，馏出液的组成为0.96，丙酮回收率为98.5%。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试根据如下条件计算塔的有效高度和塔径。进料热状况饱和液体总板效率61操作回流比2 全塔平均压力110 kPa 理论板层数17.0 全塔平均温度81 板间距0.40 m 空塔气速0.82 m/s 解：由题给条件，可得kmol/h09. 32kmol/h96.075.030985. 0985.0DFFn,D

35、n,xxqq69.3kmol/kmol/h09.233)1(Dn,Vn,Vn,qRqq88.2761. 00.17TTPENN取 28 （ 1）塔的有效高度10.8mm4.0)128()1(TPHNE（ 2）塔径精馏段和提馏段气相负荷相同，则V,V4qDu精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载式中sm5151. 0sm110273360033.101)81273(3 .694.2236004.223300Vn,VV,pTTpqq于是0.894mm82.05151.04D根据系列标准，选取塔径为90

36、0 mm。17在连续精馏中分离A、B、C、D、E（按挥发度降低顺序排列）五组分混合液。在所选择流程下，C 为轻关键组分，在釜液中组成为0.006（摩尔分数，下同）；D 为重关键组分，在馏出液中的组成为0.005。原料液处理量为100 kmol/h ，其组成如本题附表1 所示。17 题附表 1 组 分A B C D E xF 0.213 0.244 0.183 0.142 0.218 试按清晰分割法估算馏出液、釜残液的流量和组成。解：由题意， A、B 组分在釜残液中不出现，E 组分在馏出液中不出现，且xW,C=0.006，xD,D=0.005。作全塔物料衡算，得Wn,Dn,Fn,qqqDD,Dn

37、,CW,Wn,CF,BF,AF,Fn,Dn,)(xqxqxxxqq将有关数据代入上式，解得hkmol1.64Dn,q计算结果列于本题附表2。17 题附表 2 组分A B C D E Fin,q/（kmol/h ）21.3 24.4 18.3 14.2 21.8 100 Din,q/（kmol/h ）21.3 24.4 18.08 0.320 0 64.1 Win,q/（kmol/h ）0 0 0.22 13.88 21.8 35.9 Dix0.3323 0.3807 0.2821 0.005 0 1.0 Wix0 0 0.006 0.3866 0.6072 1.0 精选学习资料 - - - -

38、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载第十一章固体物料的干燥习题解答1. 已知湿空气的总压力为100 kPa，温度为50 ，相对湿度为40%，试求（ 1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（ 3）湿空气的密度。解：（ 1）湿空气的水汽分压spp由附录查得50 时水的饱和蒸气压s12.34kPap，故kPa936.4kPa34.124. 0p（2）湿度绝干气绝干气总kgkg03230. 0kgkg936. 4100936.4622.0622.0pppH（3）密度PtH5H10013.1273273244.1772. 0绝干气湿空

39、气 kgm10100100133.1273502730323. 0244. 1772. 03350.9737m3湿空气 /kg 绝干气密度湿空气湿空气33HHmkg06. 1mkg9737.00323.011H2常压连续干燥器内用热空气干燥某湿物料，出干燥器的废气的温度为40 ，相对湿度为43%，试求废气的露点。解：由附录查得40 时水的饱和蒸气压s7.3766kPap，故湿空气中水汽分压为3. 1 7 2k P ak P a3 7 66.743.01HsHpp查出s3.172kPap时的饱和温度为25.02 ，此温度即为废气露点。3. 在总压 101.3 kPa 下，已知湿空气的某些参数。利

40、用湿空气的H I 图查出附表中空格项的数值，并绘出分题 4 的求解过程示意图。习题 3 附表序号湿度kg/kg 绝干气干球温度/湿球温度相对湿度% 焓kJ/kg 绝干气水汽分压kPa 露点1 （0.02）86 （35）5 140 3 23 2 （0.03）79 37 11 （160）4.2 30 3 （0.04）86 42 （10）193 6 35 4 （0.05）（60）42 37 192 7.5 38.5 解：附表中括号内的数为已知，其余值由H-I 图查得。分题4 的求解过程示意图略。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共

41、 35 页优秀学习资料欢迎下载4. 将o025 Ct、00.005kg/ kg H水绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的o240 Ct、20.034kg/kgH水绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。试求（1）混合气体的温度、湿度、焓和相对湿度；（2）若后面的干燥器需要相对湿度10%的空气做干燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度？解：（ 1）对混合气列湿度和焓的衡算，得02m134HHH（a）02m134III（b）当o25t、00.005kg/ kgH水绝干气时，空气的焓为00001.01 1.882490IHtH绝干气绝干气kgkJ94.37kgkJ005.024902500

42、5. 088. 101.1当240t、20.034kg/ kgH水绝干气时，空气的焓为绝干气绝干气kgkJ62.127kgkJ034. 0249040034. 088. 101.12I将以上值代入式（a）及式（ b）中，即m0.00530.0344Hm37.943 127.624I分别解得：m0.02675Hkg/kg 绝干气m105.2IkJ/kg 绝干气由mmmm1.01 1.882490IHtHm1 0 5. 21. 0 11. 8 80. 0 2 6 7 52 4 9 00. 0 2 6 7 5t得m36.4t混合气体中的水汽分压02675. 0622.0pppHm总解出Pa4178p

43、36.4tm时水的饱和蒸汽压为6075psPa所以混合气体的相对湿度为4178100%68.8%6075（2）将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10% 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载1s41780.1p故s41780Pap查水蒸气表知此压力下的饱和温度为76.83 。故应将此混合气加热至76.83 。5干球温度为20 、湿度为 0.009 kg 水 kg 绝干气的湿空气通过预热器加热到80 后， 再送至常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，

44、试求：（1）1 m3原湿空气在预热过程中焓的变化；（2）1 m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。解：（ 1） 1 m3原湿空气在预热器中焓的变化。当020t、00.009Hkg/kg 绝干气时，由图11-3 查出043IkJ/kg 绝干气。当180t、100.009HHkg/kg 绝干气时，由图11-3 查出1104IkJ/kg 绝干气。故 1 kg 绝干空气在预热器中焓的变化为：绝干气绝干气kgkJ61kgkJ4310401III原湿空气的比体积：50H2731.013 100.7721.244273tHP绝 干 气湿 空 气绝 干 气湿 空 气kgm48. 0kgm27320273009.

45、0244. 1772.033故 1 m3原湿空气焓的变化为；湿空气湿空气33HmkJ6.72mkJ84. 061I（ 2）1 m3原湿空气在干燥器中获得的水分。由180t、100.009HHkg/kg 绝干气在H-I 图上确定空气状态点，由该点沿等I 线向右下方移动与80%线相交，交点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20.027Hkg/kg 绝干气。故1 m3原空气获得的水分量为：原湿空气原湿空气33H12mkJ0214. 0mkJ84. 0009.0027.0HH6. 用 4 题（ 1）的混合湿空气加热升温后用于干燥某湿物料，将湿物料自湿基含水量0.2 降至 0.

46、05，湿物料流量为 1 000 kg/h，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求（1）新鲜空气耗量；（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓；（3）预热器的加热量。解：（ 1）新鲜空气耗量绝干料绝干料kgkg25.0kgkg20100201111wwX绝干料绝干料kgkg05263.0kgkg510051222wwX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载hkg800hkg2.011000111绝干料wGG蒸发水量hkg9.157hkg05263.025. 080021水水XXGW绝干空气用量

47、20()L HHWhkg8.5444hkg005. 0034.09.15702绝干气绝干气HHWL新鲜空气用量hkg5472hkg005.18.544410新鲜气新鲜气HL（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等。12II6.127249088.101.1m1mHtH将m0.02675Hkg/kg 绝干气代入，解出：所以，进入干燥器的湿空气的温度为57.54，焓为127.6 kJ/kg 绝干气。（ 3）预热器的加热量pm1m()QLIIhkg21779hkg8.544444m绝干气绝干气LLkW64.135hkJ488289hkJ2.10562.12

48、721779m1mPIILQ7在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l 000kg/h ，温度为 20 ，含水量为 4(湿基， 下同 )，要求干燥后产品的含水量不超过0.5，物料离开干燥器时温度升至60 ，湿物料的平均比热容为3.28 kJ(kg绝干料 )。空气的初始温度为20 ，相对湿度为50，将空气预热至100 进干燥器，出干燥器的温度为50 ，湿度为 0.06 kg/kg绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10计。试求（ 1）计算新鲜空气的消耗量；（2）预热器的加热量Qp；（ 3）计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数；（4）干燥系统的热效率。解：（）新鲜空气消耗量，即2

49、1WLHH绝干物料hkg960hkg04. 011000111绝干料绝干料wGG绝干料绝干料kgkg04167.0kgkg9641X绝干料绝干料kgkg00503.0kgkg5.995.02X所以12()960(0.041670.00503)kg/h35.17kg/hWG XX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载20 时空气的饱和蒸汽压为s2.3346kPap绝干气绝干气kgkg00723.0kgkg3346. 25.033.1013346.25.0622.033.101622. 0s0s00p

50、pHhkg5.666hkg00723. 006. 017.3512绝干气绝干气HHWLhkg3.671hkg00723. 015.666100新鲜空气新鲜空气HLL（2）预热器的加热量p，用式11-31 计算p，即P010(1.01 1.88)()QLHtt666.5 1.01 1.88 0.00723 100 20 kJ/h54578kJ/h15.16kW（3）加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数加热物料耗热21m21()QG IIGckW99.34hkJ125952hkJ206028. 3960总耗热量2o2m221L1.01 ()(24901.88)()QL ttWtGcQkW36.6