《化工原理》干燥复习题.docx

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1、化工原理 第十三章 枯燥复习题及参考答案一、填空题1.枯燥进展的必要条件是物料外表所产生的水汽（或其它蒸汽）压力O*答案*大于枯燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。2 .相对湿度6值可以反映湿空气吸取水汽力气的大小，当巾值大时，表示该 湿空气的吸取水汽的力气；当6=0时。表示该空气为 o *答案*小；绝干空气3 .枯燥速率曲线是在恒定枯燥条件下测定的，其恒定枯燥条件是指： 均恒定。*答案*枯燥介质热空气的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式。4 .在确定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是依据 而定的；平衡水分和自由水分是依据 而定的。*答案*物料的性质；物料的性质和接触的空气状态5 .在

2、确定空气状态下枯燥某物料，能用枯燥方法除去的水分为;首先除去的水分为;不能用枯燥方法除的水分为 o*答案*自由水分；非结合水分；平衡水分6.某物料含水量X =0.4kg水.kg-1绝干料，从该物料枯燥速率曲线可知： 临界含水量X =0.25kg水.kg-i绝干料，平衡含水量X*=0. 05kg水.kg-i绝干料， 则物料的非结合水分为，结合水分为，自由水分为，可除去的结合水分为 o *答案* 0. 15、0. 25、0. 35、2) xc ( xc随物料厚度的增加而增大，随物料厚度的减小而减小。 由于物料厚度大，内部集中路径长，阻力大，简洁消灭供不应求来不及供给 水分的外表汽化)，故当X 还较

3、高时便已到达降速阶段。Axe t o同理， c物料的厚度减小时，XC I O四、计算题1.在常压枯燥器中，将某物料从含水量3. 7%枯燥到0.2%均为湿基)，枯 燥产品产量为1000kg. h .o温度25相对湿度55%的原空气经过预热器加热到 85后再进入枯燥器，离开枯燥器时的温度为30,物料进、出枯燥器时的温 度分别为24和60,绝干物料比热为0.36kJ/kg绝干料.假设枯燥器的 热损失为9.05kw,试求：(1)绝干空气流量(kg绝干气.)；2)预热器中的 传热量(kj.hr)。(25时水的饱和蒸汽压=3. 168kP)。*答案*物料衡算：L(H -H )=Gc(X -X )=W； G

4、 =G (1-w )=1000(1 0. 002)=998kg 绝2112C 22干料.h-iX =0. 037/(1-0. 037)=0. 0384 ； X =0. 002/(1-0. 002)=0. 00212W=G (X -X )=998 (0. 0384-0. 002)=36. 33kg 水.h-iC 12已知 25 时水的饱和蒸气压 P =3. 168kP a ； sP =1|)P =0.55X3. 168=L 7424kPa w SH =H =0. 622 p /(P- p )=0. 0109kg 水.kg-i绝干气 10ww，L(H -0.0109)=36. 33(a)2热量衡算

5、： *.* LI +GC t +Q +Q =LI +GC t +Q0 C Pm 1 P d2 C Pm 2 损其中：I =(1. 01+1. 88X0. 0109) X25+2490X0. 0109 =52. 9 kJ. kg一绝干气I 绝干气 1I =(1.01+1.88H ) X30+2490XH =30. 3 + 2546H 2222湿物料的焰Cpmt = ( c +X ) t = (0. 36+4. 187X 0. 0384) X 24=12. 51ps 1 pL 1kJ. kg-i绝干料产品的焰Cpmt = ( c +X c ) t =-i绝干料； 2ps 2 pL 2Q =L( I

6、 - I )=L(114. 7-52. 9)=61. 8L; p10Q =9. 05 kJ. s-i=32580kJ. h-i 损AL (I -I )=L114. 7-(30. 3+2546H ) 122=G (C t -C t )+ Q - Wc t C Pm 2 Pm 1损pL ml=998(22. 1-12. 5)+32580-36. 33 X 4. 187 X 24=9581+32580-13231=28930即：L(84. 4-2546H )=28930(b)2联立式立)和(b)解得:H=0.02661 kg水.kg绝干气tL=23112.5kg 绝干气.h-; Q =L( I -

7、I )=61.8L=61.8X2312.5 =142913 p10kJ. h-i=39. 7kw2 .在常压绝热枯燥器内枯燥某湿物料。将500kg的湿物料从最初含水量20%降至2% (均为湿基。t =20, H =0.01kg水/kg绝干气的空气经预热器升温 00至100后进入枯燥器，在枯燥器内空气经受一个等焙枯燥过程，废气温度为60o试计算：1.完成上述枯燥任务所需的湿空气量；2.空气经预热器获得的热量；3.在恒定枯燥条件下对该物料测得枯燥速率曲线如以下图。恒速枯 燥段所用时间为lh求降速段需多少时间。(1) . X =0. 2/0. 8=0. 25 , X 12=0. 02/0. 98=0

8、. 0204Gc =500(1-0. 2)=400kgW=400 (0. 25-0. 0204)=91. 84kgI =(1.01+1.88H )t +2490H 1010=127.8=1 2I 二(1.01+1. 88H ) t +2490H2222f H =(127. 8-60. 6)/2603=0. 02582 2L=W/(H -H )=9L84/0.01582=5805kg /绝干气。 20(2)Q =L(1. 01+1. 88H ) (t -t )=4. 78X10ikJ P010(3)AU =G (X -X ) / 0 =400(0. 25-0. l)/l=60kg/hC C 12

9、0=G (X -X*) ln (X -X*) / (X -X*) /AUC CC2C=400 (0. 1-0.01) In 0. 09/0.0104) /60=l. 295h3 .某食品厂物料的枯燥流程如以以下图示。试求：(1)产量为多少kg.h ? (2) 空气预热器消耗的热量为多少kw? (3)风机抽送的湿空气量为多少恨hr?注：图 中代号单位：w湿基含水量；IkJ. kg i干空气,Hkg水汽.kg-i干空 气 ,v-rm. kg-i干空气*答案*1 ) 产量 G ： G=G -W=2023-2023( 0. 1-0.02) /(1-0.02)21=2023-163. 3=1837kg.

10、 h-i2)预热器消耗的热量Q ： Q=L (I -I ) +Q” p10=W(I -I )/(H -H)+ Q” =163. 3(108-45)/(0. 025-0. 01)+102118800=7. 047 X 10 kJ. h-195. 7kw3)风机抽送的风V ：V=Lv=W, v/ (H-H) =163,3X0. 93/(0. 025-0,01) =1. 013X lOsma, h-i 4.如附图所示，湿物料含水量为42%,经枯燥后为4%均为湿基），产品产 量为0. 126kg. st,空气的干球温度为21,相对湿度40%,经预热器kl加热至 931 = 0.008kg水.kg-i绝

11、干气，H =0.03kg水.kg-绝干气），求绝干空气消耗量Lkg绝干气.si。3预热器供给之热量Qkw。设无视预热器的热 p损失）。62=0.126Kq/SOp=0. 121*答案*(1如答图所示2) G =G1 (1-wC1=0. 126 ( 1 - 0. 04 ) kg. s-ix 1 = 42/58 = 0. 724 kg 水.kg-i 绝干料;x =4/96 = 0. 0417 kg 水. kg-1绝干料 2W=G (x - x ) = 0.121 (0.724 c120.0417) =0. 0826 kg 水. stL=W/ (HH) =0. 0826/0.030.008) 20=

12、3. 75 kg 绝干气.s-i Q =L I I； I - I = 1.01 p1010+ 1.88H ( t 1 t 0绝干气=(1.01 + 1.88X0.008) X93 21) =73.8 kJ. kg-预热器供给热量Q =L ( I - I ) =3. 75X73. 8 = 276.8 kw p105.在一枯燥器中枯燥某湿物料，每小时处理湿物料1000 kg,经枯燥后物料的含水量由40%减至5% (均为湿基，枯燥介质为373K的热空气，其中所含水汽的分压为L0 kN.m ，空气在313K及相对湿度70%下离开枯燥器，试求所需 要的空气量。水在313K时的饱和蒸汽压可取为7. 4kN

13、. m ，湿空气的总压为 101.3kN.rn 。*答案*1 .求 W W=G ( x x ) ; G =1000 kg. h-i =0. 278 kg. s-i c121AGc = 0. 278 (1 0.4=0. 267 kg. s-i；x =w / (1 w ) =0.40/ (1-0.40) =0.667 kg. kg- 绝干料 iiix =0. 053 kg. kg-i绝干料 2，W=G (x x =0. 2670.667 0.053) =0.1639 kg. st c 122.求 Hl H =0. 622 p / (P-p ) =0. 622X 1.0/ ( 101.3-1.0)=

14、0. 00621wwkg. kg-i干空气3 .求 H ; H =0.622 U p / (P U p ) 22ss=0. 622X0.7X7. 4/ 101.3-0.7X7.4) =0. 0335 kg.kg-】干空气4 .求 L L=W (H -H ) =6.0 kg 干空气.7 21进口的湿空气量=1 (1+H) =3. 76 (1 + 0.0062) =6. 041 kg. st0.2单位皆为：kg水.kgr绝干料7 . 作为干燥介质的湿空气，其预热的目的O *答案*降低相对湿度增大吸湿的力气）和提高温度增加其热焰）8 .固体物料的枯燥，一般分为 两个阶段。*答案*恒速和降速9 .在对

15、流枯燥器中最常用的枯燥介质是，它既是又是 O*答案*不饱和的热空气、载热体、载湿体10 .对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t,湿球温度tW和露点t间的关系是 O*答案*t t tdw cl11 .在枯燥过程中，当物料中外表水分汽化速率 内部水分集中速率时，枯燥即进入恒速枯燥阶段。*答案* 小于12 . 1kg绝干空气及 所具有的焰，称为湿空气的焰。*答案*其所带的H kg水汽13 .依据水分与物料的结合方式不同，其物料中的水分可分O *答案*吸附水分、毛细管水分、溶胀水分14 .湿空气通过预热器预热后，其湿度,热熔,相对湿度 O （增加、削减、不变）*答案*不变、增加、削减1

16、5 .饱和空气在恒压下冷却，温度由t 降至t ,此时其相对湿度,湿 12度,湿球温度，露点 o *答案*不变，下降，下降，下降。16 .恒定的枯燥条件是指空气的、以及 都不变。*答案*湿度、温度、速度，与物料接触的状况17 .测定空气中的水汽分压的试验方法是测量 .*答案*露点。18 .对于为水蒸汽所饱和的空气,则其干球温度t ,湿球温度t ,绝热饱和温度 Wt ,露点温度t的关系是t t t t o*答案* =,asddwas，o19 .枯燥操作的必要条件是枯燥过程是 相结合的过程。*答案*湿物料外表的水蒸汽分压大于枯燥介质中的水蒸汽分压；传质过程 与传热过程。AH=0. 0276-(1.

17、09/2423. 7) (50-30)=0. 0186kg 水.kg 绝干气20.在常压及25下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度 6=100%时，平衡含水量X*=0. 02kg水.kg-1绝干料；相对湿度e=40%时，平衡 含水量X*=0.007。现该物料含水量为0. 23kg水.kgv绝干料，令其与 25,巾二40 %的空气接触，则该物料的自由含水量为 kg水.kg-绝干料，结合水含量为 kg水.kg i绝干料,非结合水的含量为kg水.kg 1绝干料。*答案*自由含水量 X-X*=0. 23-0. 007=0. 223结合水量为X=0. 02非结合水量X-X=0. 23-0.

18、02=0. 2122.假设维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球 温度,露点,相对湿度（变大，变小，不变，不确定）。*答案*f ， 不变；水量为0. 43干对湿度的关系Q1 012&3 U4 0.43K孙23 .用相对湿度小=0. 6的空气枯燥含 基的湿木材。木材水份含量和空气相 如以下图。则平衡水份=自由水份=;非结合水份=O并将有关水分数据标注在图上。24 .恒定条件下恒定枯燥传质速率方程是;恒定条件下恒速枯燥传热速率方程是 o*答案*U =GcdX/ （Ad e ） =K （H -H） ,Q=a A （Lt ） X ww25.湿空气在293K和总压101. 3kN.

19、 m-2下,湿度为0. 0438kg水.kg-i绝干气,则lOOim该空气中含有的绝干空气量L为 kg绝干气。*答案*L=112. 7kg绝干气二、选择题1 .影响降速枯燥阶段枯燥速率的主要因素是（A,空气的状态； B.空气的流速和流向；C.物料性质与外形。*答案* C2 .枯燥进展的必要条件是物料外表所产生的水汽（或其它蒸汽）压力（） 枯燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。A.等于； B.小于；C.大于*答案*C3 .假设离开枯燥器的空气温度（t ）降低而湿度）提高，则枯燥器的热效（H率会U,而空气消耗量会（）。A.削减； B.不变；C.增加；*答案*C、 A4 .枯燥过程中预热的热量消耗随空

20、气进入预热器的温度的降低而（）。所以枯燥在任务一样的条件下（）的热量消耗量大于其它季节，故预热器的 传热面积应以（）为计算基准。A.冬季； B.夏季； C.增加；D.不变； E.削减* 答案*C、 A、 A5 .湿空气在预热过程中不变化的参数是（）A.焙；B.相对湿度；C.露点温度；D.湿球温度。*答案*C6 .指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关（）。A.相对湿度B.湿球温度C.露点温度 D.绝热饱和温度* 答案*c7.绝热饱和温度t是大量的循环水与进入的空气在绝热增湿塔接触时湿空 as气最终到达的饱和状态温度，它等于循环水的温度。湿球温度t是湿

21、球温度 W计所指示的平衡温度，但它并不等于湿纱布中水分的温度。对以上两种说法正 确的推断是：（）oA.两者都对；B.两者都不对； C.对不对；D.对不对。*答案* C8 .对于确定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度：（）oA.愈高；B,愈低； C.不变；D.不愿定，尚与其它因素有关。* 答案*B9 .空气的饱和湿度H是湿空气的如下参数的函数：（）。asA.总压及干球温度；B.总压及湿球温度；C.总压及露点；D.湿球温度及焰。* 答案*A10 .在湿球温度t的计算式中，k /a之比值：（）0wHA.与空气的速度变化无关；B.与空气速度u的0.8次方成正比，即 k / c10cli H

22、C.k / a 8u ； D.不愿定，与多种因素有关。*答案* A H11 .当湿度和温度一样时，相对湿度与总压的关系是：（）oA.成正比；B.成反比；C.无关；D.小与p成正比。S*答案* A在一样的H值和温度t（即一样的饱和蒸汽压P ）下，当总 压由P减低至p”，设其对应的一样湿度由巾变为巾，其间变化可由以下关系 表示：H=0. 622 （巾 p / （p-6 p ）=0. 622 （巾“p / （p -6p ）;巾 p / （p-巾 p ）二6p / （ ssSSSSsp“-6p) p/p“ 二“612 .确定湿度H的湿空气，随着总压的降低，露点相应地：（ ）oA.上升； B.降低； C

23、.不变；D.不愿定，还与其它因素有关。*答案* B13 .同一物料，如恒速段的枯燥速率增加，则临界含水量：（）oA.减小； B.不变； C.增大； D.不愿定。*答案*C14 .同一物料，在确定的枯燥速率下，物料愈厚，则临界含水量（）oA.愈低；B.愈iWj； C.不变； D.不愿定。*答案*B15 .真空枯燥的主要优点是：（）A.省钱；B.枯燥速率缓慢；C.能避开物料发生不利反响；D.能避 开外表硬化。* 答案*C16.枯燥热敏性物料时，为提高枯燥速率，可实行的措施是（）A.提高枯燥介质的温度；B.增大枯燥面积；C.降低枯燥介质相对湿度；D.增大枯燥介质流速* 答案*B17.湿空气的以下哪两

24、个参数，利用H I图可以查得其他未知参数（）。A. （tw, t） ; B. （t , H） ; C. （p, H） ; D. （I, t ） o *答案* ddA18物料中的平衡水分随温度上升而（）oA.增大； B,减小；C.不变；D.不愿定，还与其它因素有关。* 答案* B19.空气的湿含量确定时，其温度愈高，则它的相对湿度（）。A.愈低、 B.愈高； C.不变*答案* A三、问答题1 .为什么湿空气进入枯燥器前，都先经预热器预热？*答案* 一是使湿空气的巾值下降，以增大其吸取水汽的力气；二是提高 其温度（即增大焰值），使其传给物料的热增多，以供给汽化水分所需之热。2 .要提高恒速枯燥阶段

25、的枯燥速率，你认为可实行哪些措施？*答案*措施：（1）提高热空气进枯燥器的温度和降低其湿度；（2）提 高热空气通过物料的流速（3）转变热汽空气与物料的接触方式如将物料充 分分散在气流中，增大气、固两相接触外表，或气流垂直通过比平行通过物料 层效果好）。3 .测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？为什么？*答案*无影响。假设水温等于空气温度时，则由于湿纱布外表的水分 汽化而使其水温下降、假设水温高也会降温（一方面供给水分汽化需要的热量, 一方面散热至空气中）、假设水温低、则水分汽化需要的热量就会从空气中吸热。最 终都会到达湿、热平衡（即所测的温球温度）。4 .在对流枯燥过程中。为

26、什么说枯燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？*答案*因物料中水分汽化需要热量，此热量由空气供给，而汽化的水 汽又要靠空气带走（破坏其平衡状态），使枯燥能稳定连续地进展。故湿空气在 枯燥过程中起到供热、去湿的作用，故称湿空气是载热体又是载湿体。5 .如何强化枯燥过程？*答案*强化枯燥过程要依据枯燥的不同阶段而实行不同的措施。在等 速枯燥阶段：要使枯燥速率提高，其措施：增大热空气的温度、降低其湿度；增 大热空气的流速；转变其接触方式（如垂直流过物料层效果比平行好，假设将 物 料充分分散于气流中更好）在降速枯燥阶段：主要转变物料的尺寸（变小、厚度（减薄或将物料充 分 分散于气流中增大其气、固两相的接

27、触面积或加强搅拌等措施来提高枯燥速率。 6.为什么临界含水量Xc确实定对于如何强化具体的枯燥过程具有重要的意义？以 下两种状况下Xc将会变大还是变小？ 1）提高枯燥时气流速度而使恒速阶段 的枯燥速率增大时；（2物料的厚度减小时。试从枯燥机理加以分析。*答案*枯燥中，与临界点对应的物料含水量xc称为临界含水量。临界点是恒速与降速阶段之分界点。在恒速阶段与降速阶段内，物料枯燥的机理和影响 枯燥速率的因素是各不一样的。物料在枯燥过程中，一般均经受预热阶段、恒速枯 燥阶段和降速枯燥阶段，而其中恒速阶段和降速阶段是以物料的临界含水量来区 分的。假设临界含水量xc值愈大，便会较早地转入降速枯燥阶段，使在一样的 枯燥任务下所需的枯燥时间愈长。由于两个枯燥阶段物料枯燥的机理和影响枯燥 速率的因素不同，因此确定xc 值对于如何强化具体的枯燥过程有重要的意义。 由于临界含水量随物料的厚度和枯燥条件而不同，所以对两种状况下x值的 变化可作如下的分析：（1） xc t提高枯燥时气流速度可导致等速阶段Uc的增加（Uc为等速阶段的枯燥速率），但随着Ut,内部水分集中不及的现象 就可能提前降落，即xc t o也就是：临界含水量xc随恒速阶段的枯燥速率 的增加而增大。