化工原理(干燥部分)習題與解題指導(dǎo)

1、第八章 干燥【例題與解題指導(dǎo)】【例5-1】某常壓空氣的溫度為30、濕度為0.0256kg/kg絕干氣，試求：（1）相對濕度、水汽分壓、比容、比熱容及焓；（2）若將上述空氣在常壓下加熱到50，再求上述各性質(zhì)參數(shù)。解：（1）30時的性質(zhì)相對濕度由手冊查得30時水的飽和蒸汽壓ps4.2464kPa。用式5-5求相對濕度，即將數(shù)據(jù)帶入 解得 水汽分壓 比容 由式5-6求比容，即=0.8926 m3濕空氣/kg絕干氣比熱容 由式5-7a求比熱容，即焓用式5-8求濕空氣的焓，即kJ/kg絕干氣（2）50時的性質(zhì)參數(shù)相對濕度 查出50時水蒸汽的飽和蒸汽壓為12.340kPa。當空氣被加熱時，濕度并沒有變化，

2、若總壓恒定，則水汽的分壓也將不變，故水汽分壓 因空氣濕度沒變，故水汽分壓仍為4.004kPa。比容因常壓下濕空氣可視為理想氣體，故50時的比容為m3濕空氣/kg絕干氣比熱容由式5-7知濕空氣的比熱容只是濕度的函數(shù)，因此，濕空氣被加熱后，其比熱容不變，為1.058kJ(kg絕干氣)。焓 kJ/kg絕干氣由上計算可看出，濕空氣被加熱后雖然濕度沒有變化，但相對濕度降低了，所以在干燥操作中，總是先將空氣加熱后再送入干燥器內(nèi)，目的是降低相對濕度以提高吸濕能力。【例5-2】常壓下濕空氣的溫度為30、濕度為0.0256kgkg絕干氣，試求該濕空氣的露點td、絕熱飽和溫度as和濕球溫度tw。解：露點td將濕空

3、氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度為露點，由式5-16可求出露點溫度下的飽和蒸汽壓解得 =4.004kPa查出該飽和蒸汽所對應(yīng)的溫度為 28.7 ，此溫度即為露點。絕熱飽和溫度 由式5-14計算絕熱飽和溫度，即由于as是 的函數(shù)，故用上式計算 時需試差。其計算步驟為設(shè) = 29.21用式5-3求 溫度下的飽和濕度as，即查出29.21時水的飽和蒸汽壓為4054Pa，汽化潛熱為2425.48kJ/kg，故kgkg絕干氣用式5-7a求H，即kJ/(kg.)用式5-14核算 。故假設(shè) =29.21可以接受。濕球溫度tw 用式5-12計算濕球溫度，即與計算tas一樣，用試差法計算tw，計算步驟如下:假設(shè)t

4、w=29.21對空氣水系統(tǒng)， 。查出29.21水的汽化熱 為2425.48 kJ/kg。前面已算出29.21時濕空氣的飽和濕度為0.02593 kg/kg絕干氣用式5-12核算t w，即 與假設(shè)的29.21很接近，故假設(shè)正確。計算結(jié)果證明，對于水蒸汽空氣系統(tǒng)， tw由上計算可看出，只要知道濕空氣的兩個相互獨立的參數(shù)，其它參數(shù)均可求出，但有時需要試差?！纠?-3】試應(yīng)用 圖確定（1）例5-1中30及50時濕空氣的相對濕度及焓；（2）例5-2中濕空氣的水汽分壓、露點td、絕熱飽和溫度as和濕球溫度tw。解：（1）如本例附圖（a）所示，t30的等t線和=0.0256kg/kg絕干氣的等線的交點A即為

5、30濕空氣的狀態(tài)點。由過點A的等 線可確定30濕空氣的相對濕度為 =94%；由過點的等線可確定30濕空氣的焓為=95 kJkg 絕干氣。將30的濕空氣加熱到50，空氣的濕度并沒有變化，故t50的等t線和=0.0256kg/kg絕干氣的等線的交點B即為50時濕空氣的狀態(tài)點。由過點的等 線及等I線可確定50時濕空氣的相對濕度為32%、焓為117 kJkg絕干氣。（2）如本例附圖（b）所示，首先根據(jù)t30、=0.0256 kg/kg絕干氣確定濕空氣狀態(tài)點A。 由A點的等線與 線的交點B所在的蒸汽分壓線，可確定水汽分壓為p=3800Pa。 露點是等濕冷卻至飽和時的溫度，故由A點的等線與 =100%線的

6、交于點C所在的等t線，可確定濕空氣的露點td為28.5。絕熱飽和溫度是等焓冷卻至飽和時的溫度，故由過點A的等I線與 =100%線的交于點D所在的等t線，可確定絕熱飽和溫度tas為29。 查圖結(jié)果與計算結(jié)果比較可知，讀圖時有一定的誤差，但避免了計算時試差的麻煩?！纠?-4】已知物料干燥過程干燥時間的計算公式為：恒速階段 降速階段 總干燥時間 試解釋上述公式中各參數(shù)的含義，并根據(jù)所給干燥速率曲線，找出對應(yīng)參數(shù)，計算干燥時間。已知濕物料處理量100kg ，含水量由20%處理至5%（均為濕基），干燥器的干燥面積為4m2 。解：A為干燥面積，G為干基物料質(zhì)量，U0為臨界干燥速率， 為物料起始及臨界含水量

7、， 為最終含水量及平衡含水量。 為比例常數(shù)。上述公式適于連續(xù)干燥器的干燥時間計算。依題意， G=100（10.2）80kg ，A = 4m2 W1/（1W1）0.2/（10.2）0.25W2/（1W2）0.05/（10.05）1/19由圖知， 0.2 ，0.05 ，U0=1 kg/m2.h 1/(0.20.05)20/380(0.250.2)/(41)1 h 80/(20/34)ln（0.2-0.05）/(1/19-0.05)）3ln5712.12h13.12h練習題1. 飽和空氣在恒壓下冷卻， 溫度由1降至2，此時其相對濕度_， 濕度_，濕球溫度.露點。 2. 濕球溫度是大量空氣與少量水長期

8、接觸后_的溫度， 對空氣-水系統(tǒng)，當_， 時，/k為一常數(shù), 其值約為kJ.kg-1K-1,故可寫出tw的計算式 tw= 。 3. 空氣的飽和濕度Hs是濕空氣的如下參數(shù)的函數(shù)：( ) 。 A. 總壓及干球溫度； B. 總壓及濕球溫度； C. 總壓及露點； D. 濕球溫度及焓。 4. 空氣溫度為d，濕度為Hd，相對濕度為d的濕空氣， 經(jīng)一間接蒸汽加熱的預(yù)熱器后，空氣的溫度為1，濕度為H1， 相對濕度為1，則( ) A. H1Hd B. d1 C. H1Hd D. d1 5. 回答下列諸問題 （1） 濕空氣的干球溫度、濕球溫度、露點在什么情況下相等，什么情況下不等? （2） 濕空氣在進入干燥器前，

9、往往進行預(yù)熱，這樣做有什么好處? 答：6. 若維持不飽和空氣的濕度H不變，提高空氣的干球溫度，則空氣的濕球溫度，露點，相對濕度。(變大,變小,不變,不確定) 7. 已知濕空氣總壓為101.3kN.m-3,溫度為40,相對濕度為50% ,已查出40時水的飽和蒸氣壓Ps為7375N.m-3,則此濕空氣的濕度H是kg水.kg-1絕干氣,其焓是_kJ.kg-1絕干氣。 8. 在測量濕球溫度時，空氣速度需大于5m.s-1,這是為了_。 9. 已知在50、P1atm時， 空氣中水蒸汽分壓Pw55.3mmHg，則該空氣的濕含量H；相對濕度 ；（50時,水的飽和蒸汽壓為92.51mmHg） 10. 在1atm

10、下，不飽和濕空氣的溫度為295K，相對溫度為60，當加熱到273K時，該空氣下列狀態(tài)參數(shù)將如何變化?（升高,增加, 降低, 不變） 濕度， 相對濕度，濕球溫度，露點，焓。 11. 濕空氣經(jīng)預(yù)熱，相對濕度，對易龜裂物料，常采用方法來控制進干燥器的值。 12. 干燥操作中， 干燥介質(zhì)（不飽和濕空氣）經(jīng)預(yù)熱器后濕度 ， 溫度。當物料在恒定干燥條件下用空氣進行恒速對流干燥時，物料的表面溫度等于溫度。 13. 已知濕空氣的下列哪兩個參數(shù)，利用t-H圖或H-I圖，可以查得其他未知參數(shù)( )。 A. (tw,t); B. (td,H); C. (p,H); D. (I,tw)。 14. 在測量濕球溫度時，應(yīng)

11、注意空氣速度u( )。 A. u 1m.s-1; B. u 5m.s-1; D. u 越小越好。 15. 濕空氣在溫度308K和總壓1.52MPa 下，已知其濕度H為0.0023kg水.kg-1絕干空氣，則其比容應(yīng)為（單位均為 m3.kg-1絕干空氣）( )。 A. 0.0583; B. 1.673; C. 2.382; D. 0.0224。 16. 干燥器進口的溫度計最小分度是 0.1，下面是同一溫度時的幾種記錄，哪一種是正確的( )。 A. 75; B. 75.0; C. 75.014; D. 74.98。 17. 空氣溫度為d，濕度為Hd，相對濕度為d的濕空氣， 經(jīng)一間接蒸汽加熱的預(yù)熱器

12、后，空氣的溫度為1，濕度為H1， 相對濕度為1，則( ) A. H1Hd B. d1 C. H1Hd D. d1 18. 對于一定干球溫度的空氣， 當其相對濕度愈低時，其濕球溫度：( )。 A. 愈高； B. 愈低； C. 不變； D. 不一定，尚與其它因素有關(guān)。 19. 在濕球溫度w的計算式中，k/之比值：( )。 A. 與空氣的速度變化無關(guān)； B. 與空氣速度u的0.8次方成正比，即k/u0.8 C. k/u0.5； D. 不一定，與多種因素有關(guān)。 20. 試說明為什么在干燥過程中,濕空氣作為干燥介質(zhì)時,一般都 經(jīng)過預(yù)熱才進入干燥器。簡要說明對流干燥過程是一傳熱過程，又是一傳質(zhì)過程。 21

13、. 什么是濕空氣的絕熱飽和溫度和濕球溫度?兩者有何關(guān)系。 22. 回答下列諸問題 （1） 濕空氣的干球溫度、濕球溫度、露點在什么情況下相等，什么情況下不等? （2） 濕空氣在進入干燥器前，往往進行預(yù)熱，這樣做有什么好處? 答案1、不變， 下降， 下降， 下降。2、水面 被測氣流溫度不太高, 流速5m.s-1 1.09 tw=t-(rfw/1.09)(Hsfw-H) 3、 A 4、 B 5、1、對于飽和空氣w d 對于不飽和空氣w d 2、先預(yù)熱，其升高，H不變，而降低 使?jié)窨諝馓岣呶账菽芰?另外升高，加快水份蒸發(fā)速率，提高干燥速率。 6、上升， 不變； 下降 7、H=0.0235kg水汽.

14、kg-1絕干氣 ; I=100.68kJ.kg-1絕干氣 8、 減少輻射和熱傳導(dǎo)的影響，使測量結(jié)果較為精確。 9、 0.0488， 0.59810、 不變， 降低， 升高， 不變， 增加， 不變， 增加 11、 下降， 廢氣部分循環(huán)。 12、 不變， 升高 ; 該空氣的濕球溫度 13、 A 14、 C 15、 A (0.772+1.244H)(T/273)1.013105/P (0.772+1.2440.0023)(308/273)1.013/15 0.0583m3.kg-1絕干氣 16、D 17、 B 18、 B 19、 A 20、 濕空氣預(yù)熱可提高載熱載濕的能力（H不變， 增加，下降， 傳熱傳質(zhì)推動力加大）。熱空氣傳熱給濕物料是一個傳熱過