化工原理干燥典型习题

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1、 干 燥1、干燥实验中,哪些干燥条件应恒定不变?在此条件下进行长时间干燥,最终能否得到绝干物料?2、 结合水与平衡水分有何区别和联系?答:平衡水分是空气状态和物料特性的函数,对一定的物料,平衡水分随空气状态而变化。平衡水分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分,是干燥的极限。结合水只与物料的特性有关,而与空气的状态无关。结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值,湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。一般地,结合水的一部分是自由水分,其能被干燥除去;另一部分是平衡水分,其不能被一定状态的空气干燥除去。3、 如何区别平衡水分和自由水分? (5分)4、请示意性的画出湿空气的湿焓

2、图,对于任意空气状态指出它的状态点:水气分压p,湿度H;焓I;露点td;湿球温度tW;相对湿度。水气分压p,湿度H;焓I;露点td;湿球温度tW;相对湿度画出图(2分)并指出上述六个参数。(4分)5、湿球温度6、绝热饱和温度下册 干燥湿度、相对湿度、焓带循环的干燥器物料衡算(求循环量)热量衡算(求温度)预热器热量【例55】三、请回答下列问题(10分)、(分)某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥,湿物料的流量为1kg/s,初始湿基含水量为3.5%,干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气的状况为:初始温度为25,湿度为0.005kg水分/kg干空气,经预热后进干燥器的温度为140,若离开干燥器的温度

3、选定为60,试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。假设空气在干燥器内经历等焓过程,I=(1.01+1.88H)t+2490H。一、 (20分)采用常压干燥器干燥物料,每小时处理2000kg,干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%,干燥介质是湿空气,初温为20C,湿度H0=0.009kg水/kg绝干空气,经预热器加热至120C后进入干燥器中,离开干燥器时废气温度为40C,若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。已知湿空气焓的计算式为I=(1.01+1.88H)t+2490H,试求:(1) 水分蒸发量W(kg/s);(2) 绝干空气消耗量L(kg绝干空气/s);(3) 干燥收率为95% 时的产品量

4、;(4) 如鼓风机装在新鲜空气入口处,风机的风量应为多少m3/s。六、(共20分)解:(1)水分蒸发量 (4分) (2)绝干空气消耗量 其中 H1=H0=0.009 kg水/kg绝干气 求H2: 因 I1 = I2 解得 H2 = 0.041 kg水/kg绝干空气 则 (6分) (3) 或 又 干燥收率的定义为 所以 (6分) (4), 时空气的湿比容为 体积流量 (4分)在常压连续理想干燥器中,用风机把空气送至预热器,经120饱和蒸汽加热后进入干燥器以干燥某种湿物料,已知空气状况为:进预热器前湿空气中水气分压P0 = 1.175Kpa,温度为15,进干燥器前温度为90,出干燥器后温度为50,

5、物料状况为:进干燥器前X1 = 0.15Kg水/Kg绝干料,出干燥器后X2 = 0.01Kg水/Kg绝干料,干燥器生产能力为250Kg/h(按干燥器出口产品计),预热器总传热系数为50 w/(m2)。求:1 绝干空气消耗量; 2 风机送风量; 3 预热器传热面积。注:H = 0.622 P0 /(P- P0); H=(1/29+H0/18)22.4(t0+273)/273; IH=(1.01+1.88H)t+2490H1 绝干物料流量: (1分)水蒸发量: (1分)进预热器前:(2分) (2分)进干燥器前: (2分)出干燥器后:即 得 (2分)绝干空气耗量: (2分)2 风机送风量: (3分)

6、3 预热器传热面积: (2分) (3分)用热空气干燥某种湿物料,要求干燥产品为0.1kg/s,进干燥器时湿物料温度为15,含水量13%(湿基),出干燥器的产品温度为40,含水量1%(湿基)。原始空气的温度为15,湿度为0.0073kg/kg,在预热器采用200kPa(绝压)的饱和蒸汽加热至100进入干燥器,出干燥器的废气温度为50,湿度为0.0235kg/kg。求:1. 水分蒸发量W及绝干空气消耗量L。2. 单位时间内预热器消耗热量Qp。3. 蒸汽消耗量D。注:200kPa(绝压)饱和蒸汽的汽化焓=2205(kJ/kg); I1-I0=(1.01+1.88H0)(t1- t0)五(20分)4

7、物料进干燥器时干基含水量: (1分)物料出干燥器时干基含水量: (1分)绝干物料流量: (2分)水分蒸发量:(4分)绝干空气消耗量: (4分)5 单位时间内预热器消耗热量: (5分)3蒸汽消耗量: (3分)五、(20分)在常压绝热干燥器中将1500湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。、绝干气的空气在预热器中升温至90后进入干燥器,离开干燥器空气的温度为50。试求:(1) 完成上述干燥任务所需要的空气量;(2) 预热器中加热蒸汽的消耗量(蒸汽的相变热为2205,忽略预热器热损失);(3) 干燥系统的热效率;(4) 通过恒定条件下的干燥实验测得,物料的临界含水量绝干料,平衡含水量绝干

8、料;已知干燥面积为48,恒速阶段的干燥速率,假定降速阶段干燥速率与自由含水量呈直线关系,则所需干燥时间为若干。解:(1)所需空气量(1)由焓的衡算求得。对于绝热干燥过程,空气进出干燥器的焓值相等,即解得:绝干气将有关数值代入式(1),得到绝干气新鲜气(2)预热器中加热蒸汽的消耗量加热蒸汽消耗量为(3)干燥系统的热效率对于绝热干燥过程,可用两种方法计算或 (4) 干燥时间温度为20C、湿度为0.01kg/kg绝干气的常压新鲜空气,经预热器预热至120C后用于干燥某湿物料。空气离开干燥器的温度为60C、湿度为0.05kg/kg绝干气,湿物料进出干燥器的温度分别为30C、50C,湿基含水量分别为20

9、%、5%,干燥产品流量为60kg/h,湿物料的平均比热容为2.134kJ/(kg湿物料.C),忽略干燥系统的热损失。试求:( 注: )(1)新鲜空气的耗量;(2)干燥系统的热效率。六、答:(1) 所以 (2) 干燥的水分量总干燥的热量:干燥系统热效率为七、计算题。(10分)以空气为干燥介质干燥某种湿物料,新鲜空气用量为2100 Kg新鲜空气/h,温度为20,湿度为0.012 Kg水/Kg干气。空气经预热器加热至60后进入干燥器,离开时的温度为40。湿物料处理量为400 Kg/h,温度由20升到35,含水量由10%干燥至0.5%(均为湿基),湿物料的平均比热容Cm为3.2 KJ/(Kg绝干料.)

10、。干燥器的热损失速率QL为1.2 KW。若干燥过程可视为等焓过程。试求:(1)水分的蒸发量,Kg/h。(2)空气离开干燥器的湿度。(3)干燥器的热效率。一、 (20分)在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种湿物料。每批操作处理湿基含水量为15%的湿物料500kg,物料提供的总干燥面积为40m2。经历4h后干燥产品中的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别为0.11kg水/kg绝干料及0.002kg水/kg绝干料。临界点的干燥速率为1kg水/(m2h),降速阶段干燥速率为直线。每批操作装卸物料时间为10min,求此干燥器的生产能力,以每昼夜(24h)获得

11、的干燥产品质量计。一、 (20分)解 由题意可知,每批操作处理湿基含水量为15%,即在恒速干燥阶段全部需要时间 (1)(10分)由此可知干燥过程还需经历降速干燥阶段其降速干燥阶段用的时间 (2)其中,且 (3)做物料衡算得 (4)每昼夜获得干燥产品质量 (5)联立(1)(2)(3)(4)(5)解得 (10分)六、计算题。(10分)今有一干燥器,湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%(均为湿基)。干燥介质为空气,初温15,相对湿度为50%(湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气),经预热器加热至120进入干燥器,出干燥器时降温至45,相对湿度为80%(湿度为H2=0

12、.052kg水/kg绝干空气)。试求:(a)水分蒸发量W;(5分) (b)空气消耗量L、单位空气消耗量;(5分)六、(10分)解:(a)(5分)水分蒸发量W已知G1=800kg/h,w1=30%,w2=4%,则 Gc=G1(1-w1)=800(1-0.3)=560kg/h (1分) (1分) (1分) W=Gc(X1-X2)=560()=216.7kg水/h (2分)(b)(5分)空气消耗量L、单位空气消耗量空气通过预热器湿度不变,即H0=H1。 (1分) kg绝干空气/h (2分) kg干空气/kg水 (2分)1. (20分)有一连续干燥器在常压下操作,生产能力为1000 kg/h (以干燥产品计)。物料水分由12%降至3%(均为湿基),空气的初温为25,湿度为0.01 k

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