化工原理劉偉主編第七章枯燥答案

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第七章干燥

濕空氣的性質(zhì)

濕空氣的總壓為101.3kPa，(1)試計算空氣為40℃、相對濕度為??60%時的濕度與焓；(2)已知濕空氣中水蒸氣分壓為9.3kPa，求該空氣在50℃時的相對濕度?與濕度H。

解濕空氣總壓p?101.3kPa

(1)??0.6，40℃時水蒸氣的飽和蒸氣壓ps?7.375kPa濕度H?0.622?ps0.6?7.375?0．622??0.0284kg水/kg干氣

p??ps101.3?0.6?7.375焓I??1.01?1.88H?t?2492H

=(1.01?1.88?0.0284)?40?2492?0.0284?113.3kJ/kg(2)濕空氣中水汽分壓pV?9.3kPa50℃時水的飽和蒸氣壓ps?12.34kPa相對濕度??濕度H?0.622pV9.3??0．754ps12.34pV9.3=0．622??0.0629kg水／kg干氣p?pV101.3?9.3空氣的總壓為101.33kPa，干球溫度為303K，相對濕度??70%，試用計算式求空氣的以下各參數(shù)：(1)濕度H；(2)飽和濕度Hs；(3)露點td；(4)焓I；(5)空氣中的水汽分壓

pV。

解總壓p?101.33kPa,t?303K?30℃，??.07(1)30℃時，水的飽和蒸氣壓ps?4.241kPa濕度H?0.622?ps0.7?4.241?0．622??0．0188kg水／kg干氣

p??ps101.33?0.7?4.241ps4.241?0．622??0.0272kg水／kg干氣p?ps101.33?4.241(2)飽和濕度Hs?0.622(3)露點td時的飽和濕度Hs?0.0188kg水／kg干氣

Hs?0.622ps?psp?pspHs101.33?0.0188??2.97kPa

0.622?Hs0.622?0.0188從水的飽和蒸氣壓為2.97kPa查得水的飽和溫度為23.3℃，故空氣的露點td?23.3℃(4)t?30℃，H?0.0188kg水／kg干氣時，空氣的焓為

H??1.01?1.88H?t?2492H

=(1.01?1.88?0.0188)?30?2492?0.0188?78.2kJ/kg干氣

1

(5)t=30℃時的ps?4.241kPa

水汽分壓pV??ps?0.7?4.241?2.97kPa

在總壓為101.3kPa下測得濕空氣的干球溫度為50℃，濕球溫度為30℃，試計算濕空氣的濕度與水汽分壓。

解濕球溫度tW?50℃時，水的飽和蒸氣壓ps?12.34kPa，比汽化熱rW?2378kJ/kg濕球表面處的濕空氣，在總壓p?101.3kPa及濕球溫度tW?50℃時的濕度為HW?0．622ps12.34?0．622??0．0863kg水／kg干氣p?ps101.3?12.34空氣在t?50℃時的濕度為H?HW??kH?rW(t?tW)?0.0863?1.09?50?30??0.077kg水／kg干氣2378濕空氣的水汽摩爾分數(shù)為y?0.077/18.02?0.11

0.077/18.02?1/28.95水汽分壓1pV?yp?0.11?1.01?3.1k1Pa利用濕空氣的I?H圖填寫下表的空白。

干球溫度/℃504020（55）30濕球溫度/℃30（26）（16）（39）（20）濕度相對濕度/%（23）（31.5）60（39）（37）焓水汽分壓露點/℃/kg水?kg干氣（0.018）（0.0145）（0.0087）0.04（0.01）?1/kJ?kg干氣（97）（76）（43）160（56）?1/kPa（2.75）（2.3）（1.3）（6.1）1.5（24）20（12）（36）（14）空氣的總壓力為101.3kPa，干球溫度為20℃．濕球溫度為15℃。該空氣經(jīng)過一預熱器，預熱至50℃后送入枯燥器。熱空氣在枯燥器中經(jīng)歷等焓降溫過程。離開枯燥器時相對濕度??80%。利用1-H圖，試求：(1)原空氣的濕度、露點、相對濕度、焓及水汽分壓；(2)空氣離開預熱器的濕度、相對濕度及焓；(3)100m3原空氣經(jīng)預熱器加熱，所增加的熱量；(4)離開枯燥器時空氣的溫度、焓、露點及濕度；(5)100m3原空氣在枯燥器中等焓降溫增濕過程中使物料所蒸發(fā)的水分量。

解空氣總壓p?101.3kPa，干球溫度t=20℃，濕球溫度tW?15℃。

(1)原空氣的濕度H0?0.0085kg水/kg干氣，露點td0?12℃，相對濕度?0?60%，焓

I0?43kJ/kg干氣，水汽分壓pV0?1.3kPa。

(2)空氣離開預熱器的溫度t=50℃，求得濕度H1?H0?0.0085kg水/kg干氣，相對濕度

?1?12%，焓I1?72kJ/kg干氣。

(3)原空氣的比體積

2

?H??0.774?1.244H0?T0273?20?(0.774?1.244?0．01)?0．844m3濕氣／kg干氣273273100m3原空氣在預熱器所增加的熱量為

Q?100?H?I1?I0?=100??72?43??3436kJ0.844(4)空氣在枯燥器中為等焓降溫增濕過程，離開枯燥器時，已知相對濕度?2?80%，求得溫度t2?27℃，焓I2?72kJ/kg干氣，露點td?24℃，濕度H2?0.018kg水/kg干氣。

2(5)100m3原空氣，在枯燥器中，等焓降溫增濕過程中，使物料所蒸發(fā)的水分量為W?100?H?H2?H1??100018?0．0085??1.126kg水?0．0.844在去濕設(shè)備中，將空氣中的部分水汽除去，操作壓力為101.3kPa，空氣進口溫度為20℃，空氣中水汽分壓為6.7kPa，出口處水汽分壓為1.33kPa。試計算100m3濕空氣所除去的水分量。

解總壓p?101.3kPa，pv1?6.7kPa，pv2?1.33kPa空氣進口濕度H1?0.622pv16.7?0.622??0．0441kg水／kg干氣p?pv1101.3?6.7pv21.33?0．622??8.28?10?3kg水／kg干氣p?pv2101.3?1.33空氣出口濕度H2?0.622進口濕空氣的比體積

?H??0.774?1.244H1?T293??0.774?1.244?0．0441?=0.89m3濕氣／kg干氣273273100，除去的水分量為kg（干氣）

0.89100m3濕空氣中含有的干空氣量為

1001000441?0．00828??4.02kg水?H1?H2???0．0.890.89濕空度的總壓為101.3kPa，溫度為10℃，濕度為0.005kg水/kg干氣。試計算：(1)空氣的相對濕度?1；(2)空氣溫度升到35℃時的相對濕度φ。；(3)溫度仍為35℃，總壓提高到115kPa時的相對濕度φ；(4)溫度仍為第(1)問的10℃，若總壓從101.3kPa增大到500kPa，試求此條件下的濕空氣飽和濕度Hs，并與原空氣的濕度H比較，求出加壓后每千克干空氣所冷凝的水分量。

解(1)總壓p?101.3kPa干氣，濕度H?0.005kg水/kg溫度t=10℃時水的飽和蒸氣壓ps1?1.227kPa相對濕度?1?另一解法：

Hp0.005?101.3??0．658

622?0.005)?1.227?0.622?H?ps1(0．3

濕空氣中水汽摩爾分數(shù)y??0.005/18.02

0.005／18.02?1／28.95?水汽的分壓pv?yp??807kPa??101.3?0．?0.005/18.02?1/28.95?相對濕度?1?pv0.807??0.658ps11.227ps11.227?0.658??0.139ps25.8080.005/18.02(2)溫度t=35℃時，水的飽和蒸氣壓為ps2?5.808kPa相對濕度?2??1(3)與(2)問相比，總壓由p2?101.3kPa改為p3?115kPa相對濕度?與總壓p成正比，故

p3115?0.139??0.158p2101.3?3??2(4)溫度t?10℃時，水的飽和蒸氣壓為

ps?1.227kPa，總壓p?500kPa

飽和濕度Hs?0.622ps?p?ps1.227.0?622?.50?0.1227干氣0k0水g01/5k3g

原空氣的濕度H?0.005kg水/kg干氣每千克干空氣所冷凝的水分量為

H?Hs?0.005?0.00153?0.00347kg水/kg干氣

氮氣與苯蒸氣的混合氣體，總壓力為102.4kPa。在24℃時，混合氣體的相對濕度為60%。(1)試計算混合氣體的濕度（kg苯蒸氣/kg氮氣）；(2)試計算使混合氣中的苯蒸氣冷凝70%時的飽和濕度Hs；(3)若混合氣溫度降為10℃，試計算總壓力增加到多大，才能使苯蒸氣冷凝70%。

苯的飽和蒸氣壓ps用附錄十的Antoine方程計算。解總壓p?102.4kPa，溫度t?24℃，相對濕度?1?0.6。(1)計算濕度H1p1?102.4kPa，?1?0.6苯在24℃時的飽和蒸氣壓ps1計算lgps1?6.03055?1211.033?12.1kPa

24?220.79氮的摩爾質(zhì)量Mg?28.02kg/kmol，苯的摩爾質(zhì)量MV?78.11kg/kmol。

H1?Mv?1ps178.110.6?12.1?=??0.213kg苯蒸氣/kg氮氣Mgp1??1ps128.02102.4?0.6?12.1(2)苯蒸氣冷凝70%時的飽和濕度Hs計算

H1?HsHs??1?0.7?H1?0.3H1?0.3?0.213?0.0639kg苯蒸氣/kg氮氣?0.7H1(3)溫度t2?10℃，苯蒸氣冷凝70%，總壓力p2?？苯在10℃時的飽和蒸氣壓ps2計算

4

lgps2?6.03055?Hs?1211.033,ps2?6.07kPa

10?220.79Mvps278.116.070.0639???28.02p2?6.07Mgp2?ps2總壓力增加到270.9kPa時，才能使苯蒸氣冷凝70%

枯燥過程的物料衡算與熱量衡算

某枯燥器的濕物料處理量為100kg濕料／h，其濕基含水量為10%（質(zhì)量分數(shù)），枯燥產(chǎn)品濕基含水量為2%（質(zhì)量分數(shù)）。進枯燥器的枯燥介質(zhì)為流量500kg濕空氣／h、溫度85℃、相對濕度10%的空氣，操作壓力為101.3kPa。試求物料的水分蒸發(fā)量和空氣出枯燥器時的濕度H2。

解操作壓力p?101.3kPa

濕物料處理量L1?100kg濕料／h，濕基含水量?1?0.1。干基含水量為

X1??10.10.1??1??11?0.10.9?20.020.02??1??21?0.020.98產(chǎn)品濕基含水量?2?0.02，干基含水量為

X2?(1)物料的水分蒸發(fā)量W濕物料中絕干物料的質(zhì)量流量為

Lc?L1?1??1??100?1?0.1??90kg干料／h

水分蒸發(fā)量為W?Lc?X1?X2??90(0.10.02?)?8.16kg水分／h0.90.98(2)空氣出枯燥器時的濕度H2計算

空氣的流量為500kg濕空氣／h，溫度t=85℃時，水的飽和蒸氣壓ps?58.74kPa，