化工原理(干燥部分)習題與解題指導

第八章干燥【例題與解題指導】【例5-1】某常壓空氣的溫度為30℃、濕度為0.0256kg/kg（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℃解：（1）30℃相對濕度由手冊查得30℃時水的飽和蒸汽壓ps＝4.2464kPa。用式5-5將數(shù)據(jù)帶入解得水汽分壓比容由式5-6求比容，即=0.8926m3濕空氣/kg絕干氣比熱容由式5-7a求比熱容，即

焓用式5-8ｂ求濕空氣的焓，即kJ/kg絕干氣（2）50℃相對濕度查出50℃時水蒸汽的飽和蒸汽壓為12.340kPa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℃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，目的是降低相對濕度以提高吸濕能力?！纠?-2】常壓下濕空氣的溫度為30℃、濕度為0.0256kg／kg絕干氣，試求該濕空氣的露點td、絕熱飽和溫度ｔas和濕球溫度tw。解：露點td將濕空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的溫度為28.7℃絕熱飽和溫度由式5-14計算絕熱飽和溫度，即由于Ｈas是的函數(shù)，故用上式計算時需試差。其計算步驟為①設=29.21℃②用式5-3求溫度下的飽和濕度Ｈas，即查出29.21℃時水的飽和蒸汽壓為4054Pa，汽化潛熱為2425.48kJ/kgkg／kg絕干氣③用式5-7a求ｃH，即kJ/(kg.℃)④用式5-14核算?！婀始僭O=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:①假設tw=29.21②對空氣～水系統(tǒng)，。③查出29.21℃水的汽化熱為2425.48kJ/kg。④前面已算出29.21℃時濕空氣的飽和濕度為0.02593kg/kg⑤用式5-12核算tw，即℃與假設的29.21℃計算結果證明，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】試應用圖確定（1）例5-1中30℃及50（2）例5-2中濕空氣的水汽分壓、露點td、絕熱飽和溫度ｔas和濕球溫度tw。解：（1）如本例附圖（a）所示，t＝30℃的等t線和Ｈ=0.0256kg/kg絕干氣的等Ｈ線的交點A即為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Ａ的等Ｉ線可確定30℃濕空氣的焓為Ｉ=95kJ／將30℃的濕空氣加熱到50℃，空氣的濕度并沒有變化，故t＝50℃的等t線和Ｈ=0.0256kg/kg絕干氣的等Ｈ線的交點B即為50℃時濕空氣的狀態(tài)點。由過點Ｂ的等線及等I線可確定50℃時濕空氣的相對濕度為32%、焓為（2）如本例附圖（b）所示，首先根據(jù)t＝30℃、Ｈ=0.0256kg/kg絕干氣確定濕空氣狀態(tài)點A由A點的等Ｈ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Ｈ線與=100%線的交于點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℃。查圖結果與計算結果比較可知，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為干基物料質量，U0為臨界干燥速率，為物料起始及臨界含水量，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×（1－0.2）＝80kg，A=4m2W1/（1－W1）＝0.2/（1－0.2）＝0.25W2/（1－W2）＝0.05/（1－0.05）＝1/19由圖知，0.2，＝0.05，U0=1kg/m2.h＝1/(0.2－0.05)＝20/3＝80(0.25－0.2)/(4×1)＝1h＝80/(20/3×4)×ln（（）/(1/19-0.05)）＝3×ln57＝12.12h＝13.12h練習題1.飽和空氣在恒壓下冷卻，溫度由ｔ1降至ｔ2，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接觸后＿＿＿＿＿＿＿___＿＿＿的溫度，對空氣--水系統(tǒng)，當＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿__＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿時，α/kθ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ｔd，濕度為Hd，相對濕度為φd的濕空氣，經一間接蒸汽加熱的預熱器后，空氣的溫度為ｔ1，濕度為H1，相對濕度為φ1，則()A.H1＞HdB.φd＞φ1C.H1＜HdD.φd＜φ15.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-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ｔ＝50℃、P＝1atm時，空氣中水蒸汽分壓Pw＝55.3mmHg，則該空氣的濕含量H＝＿＿＿＿＿＿＿＿；相對濕度φ＝＿＿＿＿＿＿＿；（50℃時,水的飽和蒸汽壓為92.51mmHg）10.在1atm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.濕空氣經預熱，相對濕度φ＿＿＿＿＿，對易龜裂物料，常采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿方法來控制進干燥器的φ值。12.干燥操作中，干燥介質（不飽和濕空氣）經預熱器后濕度＿＿＿＿，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，應注意空氣速度u()。A.u<1m.s-1;B.u<3m.s-1;C.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υθ應為（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ｔd，濕度為Hd，相對濕度為φd的濕空氣，經一間接蒸汽加熱的預熱器后，空氣的溫度為ｔ1，濕度為H1，相對濕度為φ1，則()A.H1＞HdB.φd＞φ1C.H1＜HdD.φd＜φ118.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。19.在濕球溫度ｔw的計算式中，kθ/α之比值：()。A.與空氣的速度變化無關；B.與空氣速度u的0.8次方成正比，即kθ/α∝u0.8C.kθ/α∝u0.5；D.不一定，與多種因素有關。20.試說明為什么在干燥過程中,濕空氣作為干燥介質時,一般都經過預熱才進入干燥器。簡要說明對流干燥過程是一傳熱過程，又是一傳質過程。21.什么是濕空氣的絕熱飽和溫度和濕球溫度?兩者有何關系。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-11.09tw=t-(rfw/1.09)(Hsfw-H)3