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1、优秀学习资料欢迎下载化工原理（天津大学第二版）下册部分答案第 8 章2. 在温度为25 及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为 350 g/m3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1EkPa，水溶液的密度为997.8 kg/m3。解：水溶液中CO2的浓度为33350/1000kmol/m0.008kmol/m44c对于稀水溶液，总浓度为3t99 7. 8k m ol / m5 5. 4 318ckmol/m3水溶液中CO2的摩尔分数为4t0.0081.44
2、3 1055.43cxc由54*1.66 101.443 10kPa23.954pExkPa 气相中 CO2的分压为t101.3 0.03kPa3.039pp ykPa minU操作空塔气速为sm849.0sm0.14360024002u泛点率为F0.849100%100%56.90%1.492uu经校核，选用D=1.0 m 合理。第九章蒸馏1 在密闭容器中将A、 B 两组分的理想溶液升温至82 ， 在该温度下， 两组分的饱和蒸气压分别为*Ap=107.6 kPa 及*Bp41.85 kPa，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。精选学习资
3、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载解：本题可用露点及泡点方程求解。95. 085.416.10785.416.107总总*B*A总*B总*AA总*AAppppppppxppy解得76.99总pkPa 8808.085.416 .10785.4176.99*B*A*Bppppx总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416 .107*B*App由气液平衡方程得8808.095.01571.295.095.01yyyxkPa76.99kPa8808.0185.418808.06.1071A*BA*Axp
4、xpp 总2试分别计算含苯0.4（摩尔分数） 的苯甲苯混合液在总压100 kPa 和 10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（ A）和甲苯（ B）的饱和蒸气压和温度的关系为24.22035.1206032.6lg*Atp58.21994.1343078.6lg*Btp式中 p的单位为kPa，t 的单位为。 苯甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100 kPa 和 10 kPa对应的泡点分别取94.6 和 31.5 ）解：本题需试差计算（1）总压 p总100 kPa 初设泡点为94.6，则191.224.2206.9435.1206032.6lg*Ap得37.155*ApkPa 同
5、理80.158.2196.9494.1343078.6lg*Bp15.63*BpkPa 4.03996.015.6337.15515.63100Ax或kPa04.100kPa15.636. 037.1554.0总p则46.215.6337.155*B*App6212.04.046.114.046.2) 1(1xxy（ 2）总压为p总10 kPa 通过试差，泡点为31.5，*Ap=17.02kPa，*Bp 5.313kPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载203.3313.502.17681.
6、04.0203.214.0203.3y随压力降低，增大，气相组成提高。3在 100 kPa 压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol ，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为549.046.0xy。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。解：（ 1）平衡蒸馏（闪蒸）依题给条件56.044.01q则xxqxxqqy273.125.1156.055. 0156.056.011F由平衡方程0. 460. 54yx联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045 DF0.440.44 100nnkmol
7、= 44kmol %8.58%10055.0100735.044%100FFDxnyn（ 2）简单蒸馏44Dnkmol 56Wnkmol W0.55FW100dlnln56xnxnyx即0.5490.5410.5798ln0.540.5490.54 0.55Wx解得xW = 0.3785 7683.03785.055.0445655.0WFDWFxxnnxy%46.61%10055.01007683.044A简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）4在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。已知馏出液组成为0.95
8、，釜液组成为0.05，试求（ 1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95 不变，馏出液最大可能的流量。解：（ 1）馏出液的流量和苯的收率hkmol50hkmol05.095.005. 05. 0100WDWFFn,Dn,xxxxqq%95%1005. 010095.050%100FFn,DDn,Axqxq（ 2）馏出液的最大可能流量当 A=100%时，获得最大可能流量，即kmol/h52.63kmol/h 95.05.0100DFFn,Dmaxn,xxqq精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 35 页优秀学习资
9、料欢迎下载5在连续精馏塔中分离A、B 两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h ，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数， 下同） ，饱和液体进料， 要求馏出液中易挥发组分的回收率为96，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。解：（ 1）馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得kmol/h43.2kmol/h45.010096.096.0FFn,DDn,xqxqkmol/h1.8kmol/h45.010096.01WWn,xqn,W1.80.033qkmol/h=54.55 kmol/h n,
10、Dn,Fn,W10054.55qqqkmol/h=45.45 kmol/h 9505.045.452.43Dx（ 2）精馏段操作线方程2604. 0726.065.39505.065.365.211DxxRxxRRy（ 3）提馏段的液相负荷kmol/h4.202kmol/h10045.4565.2Fn,Dn,Fn,Ln,Ln,qRqqqqq6在常压连续精馏塔中分离A、B 两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h ，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92 。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q 值和提馏段的气
11、相负荷。（ 1）40 冷液进料；（ 2）饱和液体进料；（ 3）饱和蒸气进料。已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg，比热容为1.82 kJ/(kg ? )。解：由题给数据，可得kmol/h.3972kmol/h04.096. 004.046. 060WDWFFn,Dn,xxxxqqkmol/h32.61kmol/h39.2760Wn,q（ 1）40 冷液进料q 值可由定义式计算，即255.1371409282.111FbPrttcqh119.4kmol/kmol/h 60255. 1139.2718.211Dn,FqqRV（ 2）饱和液体进料此时q = 1 .1kmol/h041kmol/h
12、39.278.31Dn,qRVV（ 3）饱和蒸气进料q = 0 .1kmol/h44kmol/h 601.104Fn,qVV三种进料热状态下，由于 q 的不同， 提馏段的气相负荷 （即再沸器的热负荷）有明显差异。 饱和蒸气进料V精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载最小。7在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h ，要求馏出液中易挥发组分的收率为 94。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238；q 线方程为y = 2- 3x。试求（ 1）操作回流比及馏出液
13、组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及 yq；（ 4）提馏段操作线方程。解：（ 1）操作回流比及馏出液组成由题给条件，得75.01RR及238. 01DRx解得R = 3，xD = 0.952 2）进料热状况参数及原料液组成由于31qq及21Fqx解得q = 0.75（气液混合进料），xF = 0.5 （ 3）两操作线交点的坐标值xq及 yq联立操作线及q 线两方程，即238.075.0xy23yx解得xq = 0.4699 及 yq = 0.5903 （ 4）提馏段操作线方程其一般表达式为WVn,Wn,Vn,Ln,xqqxqqy式中有关参数计算如下：kmo
14、l/h68.24kmol/h952.05.05094.0DFFn,ADn,xxqqn,Wn,Fn,D5024.68qqqkmol/h = 25.32 kmol/h 0592.032.255.05094.011Wn,FFn,AWqxqxn,Ln,Dn,F324.680.7550qRqqqkmol/h =111.54 kmol/h n,Vn,Ln,W111.5425.32qqqkmol/h = 86.22 kmol/h 则111.5425.320.05921.2940.0173986.2286.22yxx8在连续精馏塔中分离苯甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馏出液
15、组成为 0.95，釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。习题 8 附表x 0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 xxy46. 1146.20 0.115 0.214 0.381 0.513 0.621 0.711 0.787 0.852 0.908 0.957 1.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载0.00.
16、10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0115dbxWxDcaexFy X习题 8 附图在 xy 图上作出平衡线，如本题附图所示。由已知的xD，xF， xW在附图上定出点a、e、c。精馏段操作线的截距为271.015. 295.01RxD，在 y 轴上定出点 b，连接点a 及点 b，即为精馏段操作线。过点 e 作 q 线（垂直线）交精馏段操作线于点d。连接 cd即得提馏段操作线。从点 a 开始， 在平衡线与操作线之间绘阶梯，达到指定分离程度需 11 层理论板，第5 层理论板进料。9在板式精馏塔中分离相对挥发度为2
17、 的两组分溶液，泡点进料。馏出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05，原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸气量为93 kmol/h ，从塔顶回流的液体量为58.5 kmol/h ，泡点回流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流比的倍数。解：（ 1）原料液的处理量由全塔的物料衡算求解。对于泡点进料，q = 1 kmol/h931Dn,Vn,Vn,qRqqn,Dn,Vn,L9358.5qqqkmol/h=34.5 kmol/h Dn,Fn,Wn,qqq则05.05.345.3495. 06.0Fn,Fn,qq解得n,F56.45qkmol/h （
18、2）R 为 Rmin的倍数5.34193RR = 1.70 对于泡点进料，Rmin的计算式为333.16.01)95.01(26.095.01)1(11FDFDminxxxxR于是275. 1333.17 .1minRR10在常压连续精馏塔内分离苯氯苯混合物。已知进料量为85 kmol/h ，组成为0.45（易挥发组分的摩尔分数，下同），泡点进料。塔顶馏出液的组成为0.99，塔底釜残液组成为0.02。操作回流比为3.5。塔顶采用全凝器，泡点回流。苯、氯苯的汽化热分别为30.65 kJ/mol 和 36.52 kJ/mol。水的比热容为4.187 kJ/ (kg ? )。若冷却水通过全凝器温度升
19、高15 ，加热蒸汽绝对压力为500 kPa（饱和温度为151.7 ，汽化热为2 113 kJ/kg）。试求冷却水和加热蒸汽的流量。忽略组分汽化热随温度的变化。解：由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即h37.94kmol/kmol/h02. 099. 002.045. 085WDWFFn,Dn,xxxxqq精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载对于泡点进料，精馏段和提馏段气相负荷相同，则kmol/h170.7kmol/h94.375.41Dn,Vn,Vn,Rqqq（ 1）冷却水流量由于塔顶苯的含量很
20、高，可按纯苯计算，即kJ/h232.5kJ/h1065.307.1703AVn,cqQkg/h1033.8kg/h 15187.410232.5)(4612cp,ccm,ttcQq（ 2）加热蒸汽流量釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯苯计算，即6.234kJ/hkJ/h 1052.367.1703BVn,BqQkg/h2.95kg/h211310234.66BBhm,Qq11在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为2.0。原料液流量为100 kmol/h ，进料热状态参数q=1，馏出液流量为60 kmol/h，釜残液组成为0.01（易挥发组分的摩尔分数），试求（1）操作线方程
21、；（ 2）由塔内最下一层理论板下降的液相组成xm。解：本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。（1）操作线方程此为提馏段操作线方程，即WVn,Wn,Vn,Ln,xqqxqqy式中kmol/h 100Fn,Ln,qqqn,Vn,D60qqkmol/h n,Wn,Fn,D10060qqqkmol/h 40 kmol/h 则0067.0667.101.0604060100xxy（2）最下层塔板下降的液相组成由于再沸器相当于一层理论板，故0198.001.0101.02)1(1WWWxxyxm与 yW符合操作关系，则0159.0667.10067.00198.0667
22、.10067.0Wmyx提馏塔的塔顶一般没有液相回流。12在常压连续精馏塔中，分离甲醇水混合液。原料液流量为100 kmol/h ，其组成为0.3（甲醇的摩尔分数，下同），冷液进料（q =1.2），馏出液组成为0.92，甲醇回收率为90，回流比为最小回流比的3 倍。试比较直接水蒸气加热和间接加热两种情况下的釜液组成和所需理论板层数。甲醇水溶液的t xy 数据见本题附表习题 12 附表温度 t液相中甲醇的摩尔分数气相中甲醇的摩尔分数温度 t液相中甲醇的摩尔分数气相中甲醇的摩尔分数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 35 页优
23、秀学习资料欢迎下载0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0xD间 接 加 热64bdcea(xq,yq)xWxFYX0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0xD直 接 蒸 汽 加 热74bdcea(xq,yq)xWxFYX附 图 1 附 图 2 习题 12 附 图100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234
24、71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.0 1.0 78.0 0.30 0.665 解：（ 1）釜液组成由全塔物料衡算求解。 间接加热h29.35kmol/kmol/h92.03.01009.09 .0DFFn,Dn,xxqq0425.035.291003. 0100)9.01(Wx 直接水蒸气加热Fn,
25、Dn,Ln,Wn,qqRqqq关键是计算R。由于 q =1.2，则 q 线方程为5.1611Fxqxxqqy在本题附图上过点e 作 q 线，由图读得：xq = 0.37，yq = 0.71 6176.037.071.071. 092.0qqqDminxyyxRmin33 0.61761.85RR于是kmol/h174.3kmol/h1002.129.3585.1Wn,q0172. 08.1833.0100)9.01(Wx显然，在塔顶甲醇收率相同条件下，直接水蒸气加热时，由于冷凝水的稀释作用，xW明显降低。（ 2）所需理论板层数在 xy 图上图解理论板层数间接加热精馏段操作线的截距为精选学习资料
26、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载习题 13 附图323. 085.292.01RxD由 xD = 0.92 及截距 0.323 作出精馏段操作线ab，交 q 线与点 d。由 xW=0.0425 定出点 c，连接 cd 即为提馏段操作线。由点 a 开始在平衡线与操作线之间作阶梯，NT = 5（不含再沸器），第4 层理论板进料。直接蒸汽加热图解理论板的方法步骤同上，但需注意xW=0.0172 是在 x 轴上而不是对角线上，如本题附图所示。此情况下共需理论板7 层，第 4 层理论板进料。计算结果表明， 在保持
27、馏出液中易挥发组分收率相同条件下，直接蒸汽加热所需理论板层数增加。且需注意，直接蒸汽加热时再沸器不能起一层理论板的作用。13在具有侧线采出的连续精馏塔中分离两组分理想溶液，如本题附图所示。原料液流量为100 kmol/h ，组成为 0.5（摩尔分数，下同），饱和液体进料。塔顶馏出液流量qn,D为 20 kmol/h ，组成 xD1为 0.98，釜残液组成为0.05。从精馏段抽出组成xD2为 0.9的饱和液体。 物系的平均相对挥发度为2.5。塔顶为全凝器，泡点回流，回流比为 3.0，试求（ 1）易挥发组分的总收率；（2）中间段的操作线方程。解：（ 1）易挥发组分在两股馏出液中的总收率由全塔的物料
28、衡算，可得n,DD1n,D2D2An,FF100%qxqxqxqn,D2的计算如下Wn,D2n,D1n,Fn,qqqq及D2n,D2n,FFn,2010005.09.098.020qqxq整理上式，得到4.2685. 0D2n,q则kmol/h06.31D2n,q于是A200.9831.060.9100%95.1%1000.5（ 2）中间段的操作线方程由 s 板与塔顶之间列易挥发组分的物料衡算，得n,Vss 1n,Lssn,DD1n,D2D2qyqxqxqx（1）式中hkmol80hkmol)204()1(D1n,Vsn,qRqh28.94kmol/kmol/h06.31203D2n,D1n,
29、Lsn,qRqq将有关数值代入式（1）并整理，得到s 1s0.3620.5944yx14在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气加料。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.20，试求（ 1）操作回流比与精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载最小回流比的比值；（2）若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，该板的气相默弗里效率EMV1。解：（ 1） R 与 Rmin的比值先由精馏段操作线方程求得R 和 xD，
30、再计算Rmin。由题给条件，可知75.01RR解得3R8.042.0)1(20.0RxD对饱和蒸气进料，q = 0，yq = 0.35 1772.0)35.01(5.235. 035.0)1(qqqqyyyx604.21772.035.035.08. 0qqqDminxyyxR则152. 1604.23minRR（ 2）气相默弗里效率气相默弗里效率的定义式为12M,V*12yyEyy（ 1）式中8.0D1xy725.020.07. 075. 020.075.012xy8537.07.05.117.05.2)1(111*1xxy将有关数据代入式（1），得%3.58583.0725.08537.0
31、725.08.0VM,E15在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100 kmol/h ，组成为 0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气进料。馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。物系的平均相对挥发度为2.0。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。塔釜的汽化量为最小汽化量的1.6 倍，试求（ 1）塔釜汽化量；（2）从塔顶往下数第二层理论板下降的液相组成。解：先求出最小回流比，再由最小回流比与最小汽化量的关系求得qn,Vmin。液相组成x2可用逐板计算得到。（1）塔釜汽化量对于饱和蒸汽进料q = 0，yF = 0.5，Rmin可用下式计算，即7.215 .0195.015
32、. 095.0212111111FDFDminyxyxRn,Vminminn,D(1)qRq而50kmol/hkmol/h05.095.005.05 .0100WDWFFn,Dn,xxxxqq则kmol/h185kmol/h50)17.2(Vminn,qkmol/h85kmol/h)100185()1(Fn,Vminn,minVn,qqqqkmol/h361kmol/h)856.1(6.1minVn,Vn,qq精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载min,Vnq也可由提馏段操作线的最大斜率求得，即
33、WqWqminVn,minLn,xxxyqq3333.05.025.05.0qx即588.105.03333.005.05.0minVn,Wn,minVn,qqq将 qn,W = 50 kmol/h 代入上式，解得kmol/h85minVn,q（2）第 2层理论板下降液相组成x2逐板计算求x2需导出精馏段操作线方程。13610050)1()1()1(Fn,Dn,Vn,RqqqRq解得72. 3R2013.0788.072.495.072.472.311DxxRxxRRy塔顶全凝器95.0D1xy9048.005.0295.095. 0)1(1111yyyx9143.02013.09048.07
34、88.02y8421. 0)9143.01(29143.09143.02x16某制药厂拟设计一板式精馏塔回收丙酮含量为0.75（摩尔分数，下同）水溶液中的丙酮。原料液的处理量为 30 kmol/h，馏出液的组成为0.96，丙酮回收率为98.5%。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试根据如下条件计算塔的有效高度和塔径。进料热状况饱和液体总板效率61操作回流比2 全塔平均压力110 kPa 理论板层数17.0 全塔平均温度81 板间距0.40 m 空塔气速0.82 m/s 解：由题给条件，可得kmol/h09. 32kmol/h96.075.030985. 0985.0DFFn,Dn,xxq
35、q69.3kmol/kmol/h09.233)1(Dn,Vn,Vn,qRqq88.2761. 00.17TTPENN取 28 （ 1）塔的有效高度10.8mm4.0)128()1(TPHNE（ 2）塔径精馏段和提馏段气相负荷相同，则V,V4qDu精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载式中sm5151. 0sm110273360033.101)81273(3 .694.2236004.223300Vn,VV,pTTpqq于是0.894mm82.05151.04D根据系列标准，选取塔径为900 mm。
36、17在连续精馏中分离A、B、C、D、E（按挥发度降低顺序排列）五组分混合液。在所选择流程下，C 为轻关键组分，在釜液中组成为0.006（摩尔分数，下同）；D 为重关键组分，在馏出液中的组成为0.005。原料液处理量为100 kmol/h ，其组成如本题附表1 所示。17 题附表 1 组 分A B C D E xF 0.213 0.244 0.183 0.142 0.218 试按清晰分割法估算馏出液、釜残液的流量和组成。解：由题意， A、B 组分在釜残液中不出现，E 组分在馏出液中不出现，且xW,C=0.006，xD,D=0.005。作全塔物料衡算，得Wn,Dn,Fn,qqqDD,Dn,CW,W
37、n,CF,BF,AF,Fn,Dn,)(xqxqxxxqq将有关数据代入上式，解得hkmol1.64Dn,q计算结果列于本题附表2。17 题附表 2 组分A B C D E Fin,q/（kmol/h ）21.3 24.4 18.3 14.2 21.8 100 Din,q/（kmol/h ）21.3 24.4 18.08 0.320 0 64.1 Win,q/（kmol/h ）0 0 0.22 13.88 21.8 35.9 Dix0.3323 0.3807 0.2821 0.005 0 1.0 Wix0 0 0.006 0.3866 0.6072 1.0 精选学习资料 - - - - - -
38、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载第十一章固体物料的干燥习题解答1. 已知湿空气的总压力为100 kPa，温度为50 ，相对湿度为40%，试求（ 1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（ 3）湿空气的密度。解：（ 1）湿空气的水汽分压spp由附录查得50 时水的饱和蒸气压s12.34kPap，故kPa936.4kPa34.124. 0p（2）湿度绝干气绝干气总kgkg03230. 0kgkg936. 4100936.4622.0622.0pppH（3）密度PtH5H10013.1273273244.1772. 0绝干气湿空气 kgm
39、10100100133.1273502730323. 0244. 1772. 03350.9737m3湿空气 /kg 绝干气密度湿空气湿空气33HHmkg06. 1mkg9737.00323.011H2常压连续干燥器内用热空气干燥某湿物料，出干燥器的废气的温度为40 ，相对湿度为43%，试求废气的露点。解：由附录查得40 时水的饱和蒸气压s7.3766kPap，故湿空气中水汽分压为3. 1 7 2k P ak P a3 7 66.743.01HsHpp查出s3.172kPap时的饱和温度为25.02 ，此温度即为废气露点。3. 在总压 101.3 kPa 下，已知湿空气的某些参数。利用湿空气的
40、H I 图查出附表中空格项的数值，并绘出分题 4 的求解过程示意图。习题 3 附表序号湿度kg/kg 绝干气干球温度/湿球温度相对湿度% 焓kJ/kg 绝干气水汽分压kPa 露点1 （0.02）86 （35）5 140 3 23 2 （0.03）79 37 11 （160）4.2 30 3 （0.04）86 42 （10）193 6 35 4 （0.05）（60）42 37 192 7.5 38.5 解：附表中括号内的数为已知，其余值由H-I 图查得。分题4 的求解过程示意图略。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 35 页
41、优秀学习资料欢迎下载4. 将o025 Ct、00.005kg/ kg H水绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的o240 Ct、20.034kg/kgH水绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。试求（1）混合气体的温度、湿度、焓和相对湿度；（2）若后面的干燥器需要相对湿度10%的空气做干燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度？解：（ 1）对混合气列湿度和焓的衡算，得02m134HHH（a）02m134III（b）当o25t、00.005kg/ kgH水绝干气时，空气的焓为00001.01 1.882490IHtH绝干气绝干气kgkJ94.37kgkJ005.0249025005. 08
42、8. 101.1当240t、20.034kg/ kgH水绝干气时，空气的焓为绝干气绝干气kgkJ62.127kgkJ034. 0249040034. 088. 101.12I将以上值代入式（a）及式（ b）中，即m0.00530.0344Hm37.943 127.624I分别解得：m0.02675Hkg/kg 绝干气m105.2IkJ/kg 绝干气由mmmm1.01 1.882490IHtHm1 0 5. 21. 0 11. 8 80. 0 2 6 7 52 4 9 00. 0 2 6 7 5t得m36.4t混合气体中的水汽分压02675. 0622.0pppHm总解出Pa4178p36.4t
43、m时水的饱和蒸汽压为6075psPa所以混合气体的相对湿度为4178100%68.8%6075（2）将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10% 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载1s41780.1p故s41780Pap查水蒸气表知此压力下的饱和温度为76.83 。故应将此混合气加热至76.83 。5干球温度为20 、湿度为 0.009 kg 水 kg 绝干气的湿空气通过预热器加热到80 后， 再送至常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：（1
44、）1 m3原湿空气在预热过程中焓的变化；（2）1 m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。解：（ 1） 1 m3原湿空气在预热器中焓的变化。当020t、00.009Hkg/kg 绝干气时，由图11-3 查出043IkJ/kg 绝干气。当180t、100.009HHkg/kg 绝干气时，由图11-3 查出1104IkJ/kg 绝干气。故 1 kg 绝干空气在预热器中焓的变化为：绝干气绝干气kgkJ61kgkJ4310401III原湿空气的比体积：50H2731.013 100.7721.244273tHP绝 干 气湿 空 气绝 干 气湿 空 气kgm48. 0kgm27320273009.0244.
45、 1772.033故 1 m3原湿空气焓的变化为；湿空气湿空气33HmkJ6.72mkJ84. 061I（ 2）1 m3原湿空气在干燥器中获得的水分。由180t、100.009HHkg/kg 绝干气在H-I 图上确定空气状态点，由该点沿等I 线向右下方移动与80%线相交，交点为离开干燥器时空气的状态点，由该点读出空气离开干燥器时的湿度20.027Hkg/kg 绝干气。故1 m3原空气获得的水分量为：原湿空气原湿空气33H12mkJ0214. 0mkJ84. 0009.0027.0HH6. 用 4 题（ 1）的混合湿空气加热升温后用于干燥某湿物料，将湿物料自湿基含水量0.2 降至 0.05，湿物
46、料流量为 1 000 kg/h，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求（1）新鲜空气耗量；（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓；（3）预热器的加热量。解：（ 1）新鲜空气耗量绝干料绝干料kgkg25.0kgkg20100201111wwX绝干料绝干料kgkg05263.0kgkg510051222wwX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载hkg800hkg2.011000111绝干料wGG蒸发水量hkg9.157hkg05263.025. 080021水水XXGW绝干空气用量20()L
47、 HHWhkg8.5444hkg005. 0034.09.15702绝干气绝干气HHWL新鲜空气用量hkg5472hkg005.18.544410新鲜气新鲜气HL（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等。12II6.127249088.101.1m1mHtH将m0.02675Hkg/kg 绝干气代入，解出：所以，进入干燥器的湿空气的温度为57.54，焓为127.6 kJ/kg 绝干气。（ 3）预热器的加热量pm1m()QLIIhkg21779hkg8.544444m绝干气绝干气LLkW64.135hkJ488289hkJ2.10562.1272177
48、9m1mPIILQ7在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l 000kg/h ，温度为 20 ，含水量为 4(湿基， 下同 )，要求干燥后产品的含水量不超过0.5，物料离开干燥器时温度升至60 ，湿物料的平均比热容为3.28 kJ(kg绝干料 )。空气的初始温度为20 ，相对湿度为50，将空气预热至100 进干燥器，出干燥器的温度为50 ，湿度为 0.06 kg/kg绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10计。试求（ 1）计算新鲜空气的消耗量；（2）预热器的加热量Qp；（ 3）计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数；（4）干燥系统的热效率。解：（）新鲜空气消耗量，即21WLHH
49、绝干物料hkg960hkg04. 011000111绝干料绝干料wGG绝干料绝干料kgkg04167.0kgkg9641X绝干料绝干料kgkg00503.0kgkg5.995.02X所以12()960(0.041670.00503)kg/h35.17kg/hWG XX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载20 时空气的饱和蒸汽压为s2.3346kPap绝干气绝干气kgkg00723.0kgkg3346. 25.033.1013346.25.0622.033.101622. 0s0s00ppHhkg
50、5.666hkg00723. 006. 017.3512绝干气绝干气HHWLhkg3.671hkg00723. 015.666100新鲜空气新鲜空气HLL（2）预热器的加热量p，用式11-31 计算p，即P010(1.01 1.88)()QLHtt666.5 1.01 1.88 0.00723 100 20 kJ/h54578kJ/h15.16kW（3）加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数加热物料耗热21m21()QG IIGckW99.34hkJ125952hkJ206028. 3960总耗热量2o2m221L1.01 ()(24901.88)()QL ttWtGcQkW36.67hkJ2
51、42484hkJ545781.025952.15088.1249017.3520505.66601.1加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数：125952100%51.9%242484（4）干燥器的热效率，若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则用式11-37 计算干燥系统的热效率。2(24901.88)35.17(24901.8850)100%100%37.5%242484WtQ8. 用通风机将干球温度o026 Ct、焓066kJ/kgI绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到o1120 Ct后进入连续逆流操作的理想干燥器内，空气离开干燥器时相对湿度250% 。湿物料由含水量10.015w被干燥至含水
52、量20.002w，每小时有9 200 kg 湿物料加入干燥器内。试求（1）完成干燥任务所需的新鲜空气量；（2）预热器的加热量；（3）干燥器的热效率解：（ 1）新鲜空气耗量绝干料绝干料kgkg01523. 0kgkg5.11005. 11111wwX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载绝干料绝干料kgkg002.0kgkg2.01002.01222wwX绝干物料流量hkg9062hkg015.019200111绝干料绝干料wGGhkg9.119hkg002. 001523. 0906221水水XX
53、GW根据026t、066IkJ/kg 绝干气，求出00.0157Hkg/kg 绝干气根据1120t、100.0157HH，求出1163.8IkJ/kg 绝干气理想干燥器，所以21163.8kJ/kgII绝干气sss2s225.0101330311.0622.0pppppH总（a）绝干气kgkJ8.16324901.881.012222HtHI（b）设温度2t，查水蒸气表得相应的饱和蒸汽压ps，由（ a）式求湿度2H，再代入（ b）式反求温度2t，若与初设值一致，计算结束。若与初设值不一致，则需重复以上步骤。解得：s13180Pap，对应的饱和温度为：251.34t26590Pap，20.043
54、26kg/kgH绝干气绝干空气消耗量hkg4351hkg0157. 004326. 09.119L新鲜空气消耗量hkg4419hkg0157.014351100新鲜空气新鲜空气HLL（2）预热器的加热量kW2.118hkJ425500hkJ668.163435101PIILQ（ 3）干燥器的热效率2W 2490 1.88tQ%9.7242550034.5188.124909.119本题亦可利用HI图求2t。9. 在一常压逆流的转筒干燥器中，干燥某种晶状的物料。温度o025 Ct、相对湿度0=55%的新鲜空气经过预热器加热升温至o195 Ct后送入干燥器中，离开干燥器时的温度o245 Ct。预热
55、器中采用180 kPa 的饱精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载和蒸汽加热空气，预热器的总传热系数为85 W/(m2 K) ，热损失可忽略。湿物料初始温度124、湿基含水量1w=0.037；干燥完毕后温度升到260、湿基含水量降为2w=0.002。干燥产品流量2G=1 000 kg/h，绝干物料比热容s1.5kJ/kgc（绝干料），不向干燥器补充热量。转筒干燥器的直径D=1.3 m、长度 Z=7 m。干燥器外壁向空气的对流辐射联合传热系数为35 kJ/（m2 h ）。试求（ 1）绝干空气流量；（
56、2）预热器中加热蒸汽消耗量；（3）预热器的传热面积。解：（ 1）绝干空气流量绝干料绝干料kgkg0384.0kgkg037.01037. 01111wwX绝干料绝干料kgkg002.0kgkg002. 01002. 01222wwX绝干物料流量hkg998hkg000211000122绝干料绝干料wGG水分蒸发量hkg33.36hkg002. 00384.099821XXGW查出 25 时水的饱和蒸气压为3168.4 Pa，故新鲜空气的湿度为：绝干气绝干气kgkg0109. 0kgkg4.316855.033.1014.316855. 0622.033.101622.0s00s000ppH对干
57、燥器做水分的衡算，取为1 h 基准，得：2(0.0109)36.33L H（a）对干燥器做热量衡算得：1122LLIGILIGIQ其中1111(1.01 1.88)2490IHtH绝干气绝干气kgkJ0.125kgkJ0109.02490950.01091.881.012222(1.01 1.88)45249045.452574.6IHHH题给s1.5ckJ/（kg 绝干料 ）绝干料绝干料kgkJ86.39kgkJ240384. 0187.4245.111w1s1XccI绝干料绝干料kgkJ5.90kgkJ60002.0187.4605. 12I题给a35kJ/(m2h ) 精选学习资料 -
58、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载12Laa0()()2ttQS tDLthkJ8.42503hkJ252459073.135将以上诸值代入热量衡算式，得：2125.0499839.86(45.452574.6)99890.542503.8LHL整理得279.592574.693042.5LH L（ b）联立式（ a）和式（ b），解得20.02093Hkg/kg 绝干气3621Lkg 绝干气 /h （ 2）预热器中加热蒸气消耗量加热蒸气压强为180 kPa，查出相应的汽化热为2214.3 kJ/kg，T=11
59、6.6 。预热器中消耗热量的速率为：p10()QL II其中绝干气绝干气kgkJ9.52kgkJ0109.02490250.01091.881.010IkW56.72hkJ261205hkJ52.9125.043621PQ加热蒸气消耗量=2612051182214.3kg/h （3）预热器的传热面积C45.48C956.116256.116ln956.116256.116mt22mPm62.17m45.488572560tkQS10采用常压并流干燥器干燥某种湿物料。将20 干基含水量为0.15 的某种湿物料干燥至干基含水量为0.002，物料出干燥器的温度是40，湿物料处理量为250 kg/h，
60、绝干物料的比热容为1.2 kJ/（kg 绝干料）。空气的初始温度为15 ，湿度为 0.007 kg 水/kg 绝干气，将空气预热至100 进干燥器， 在干燥器内， 空气以一定的速度吹送物料的同时对物料进行干燥。空气出干燥器的温度为50 。干燥器的热损失3.2 kW。试求（ 1）新鲜空气消耗量；（2）单位时间内预热器消耗的热量（忽略预热器的热损失）；（3）干燥器的热效率；（4）若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10 ，试分析物料是否会返潮。解：（ 1）新鲜空气消耗量对非理想干燥器，12II ，2H需联解物料衡算和热量衡算方程求出。hkg4.217hkg15.01250111XGGhkg1
61、7.32hkg002. 015.04.21721水XXGW由物料衡算式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载2112()()WL HHG XX得23 2. 1 7(0. 0 0 7 )L H（a）由热量衡算式D2121L()()0QL IIG IIQ其中：绝干气绝干气kgkJ75.119kgkJ007.024901000.0071.881.011I2222(1.011.88)50249050.52584IHHH绝干料绝干料kgkJ56.36kgkJ2015. 0187.42.1187. 411s1
62、XcI绝干料绝干料kgkJ33.48kgkJ40002.0187.42. 1187.422s2XcI代入上式，得2(258469.25)14078.80LH（ b）联解（ a）式和（ b）式，得20.02393Hkg/kg 绝干气，h绝干气kg1900L新鲜空气消耗量为hkg3.1913hkg007. 011900100新鲜气新鲜气HLL（2）单位时间内预热器消耗的热量pp10010()(1.011.88)()QL IILHtt1900(1.01 1.880.007)(10015)kJ/h165240kJ/h=45.90 kW （3）干燥器的热效率232.17 24901.88 50(2490
63、1.88 )100%50.3%165240WtQ（4）若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10，物料是否会返潮用IH图查，22tH，下，空气的露点为26 ，而物料降温10 后为 30 ，所以物料应该不会返潮。11对 10 kg 某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在1.0 m1.0 m 的浅盘中，温度t =75 ，湿度H=0.018 kg/kg 绝干气的常压空气以2 m/s 的速度垂直穿过物料层。现将物料的含水量从1X=0.25 kg/kg 绝干物料干燥至2X=0.15 kg/kg 绝干物料，试求（1）所需干燥时间；（2）若空气的t、H 不变而流速加倍，干燥时间如何改变？（3）
64、若物料量加倍，而浅盘面积不变，所需干燥时间又为多少？（假设三种情况下干燥均处于恒速干燥阶段。）解：（ 1）恒速段干燥速率cwtw()Utt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载由空气75t，0.018Hkg/kg 绝干气，查IH图得34wt，相应水的汽化热tw2416kJ/kg ，空气对物料的对流传热系数：0.371.17( )L湿空气的质量速度：H3600Lu湿空气密度：HH1H湿空气比体积：H273101.33(0.7721.244)273tHP绝干气湿空气绝干气湿空气kgm013. 1kgm
65、27327375018.0244. 1772.033湿空气湿空气湿空气湿空气33Hmkg005.1mkg013.1018.01hmkg7236hmkg005. 12360022湿空气湿空气LCmW35.31CmW723617.12237.0smkg10532. 0smkg347510241635.312323CU绝 干 料绝 干 料kg8kg25.011101111XGG22mkg8mkg118绝干料绝干料SG恒速干燥段时间：3123c8()(0.250.15)1.504 10 s0.418h0.532 10GXXSU（2）空气气速加倍后cc2UU0.3720.370.3733cc220.53
66、2 100.688 10UUkg/（m2 s）8GSkg 绝干料 /m2，不变恒速干燥时间：1164sh323.0h2418.037.0CC21CUUXXUSG（3）物料加倍后，SG加倍23008s 0.836h精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载12在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验。已知物料的干燥面积为0.2 m2，绝干物料质量为15 kg，干燥时间无限长时物料可被干燥至15.3 kg。假设在实验范围内，物料的干燥速率与含水量X呈线性关系。实验测得将湿物料从30.0 kg 干燥至 24.0 k
67、g 需要 0.2 h。试求在相同干燥条件下，将湿物料由30.0 kg 干燥至 17 kg 需要多少时间。解：设干燥速率与物料含水量之间的关系为：(c)Uk X（a）因为0U时，*XX据题意15.3 15*0.0215X代入（ a）式，得c0. 0 2所以(0.02)Uk X d(0.02)dGXUk XS分离变量积分，得21120.02dln(0.02)0.02XXXGGXSk XSkX将13015115X，224150.615X代入得0. 38 1 3GSk所以，当317150.133315X时h8225.0h02. 01333.002.01ln3813.002. 002.0ln31XXSk
68、G13. 某湿物料经过5.0 h 恒定条件下的干燥后，含水量由1X0.35 kg/kg 绝干料降至2X=0.12 kg/kg 绝干料，已知物料的临界含水量cX 0.15 kg/kg 绝干料、 平衡含水量*X0.04 kg 水分 /kg 绝干料。 假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量（*XX）成正比。若在相同的干燥条件下，要求将物料含水量由1X0.35 kg 水分/kg 绝干料降至2X=0.06 kg 水分 /kg 绝干料，试求所需的干燥时间。解：恒速干燥阶段干燥时间：11cc()GXXSU降速干燥阶段干燥速率与物料的自由含水量（X*X）成正比，因此，*x()UkXX临界点处：*cxc()
69、UkXX降速段干燥时间：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 34 页，共 35 页优秀学习资料欢迎下载*ccc2*c2x2lnlnXXXXXXGGSUXXSkXX总干燥时间：*1cc12*xc2(ln)XXXXGSkXXXX将第一次干燥实验的数据代入，解得x0.350.150.150.045.0(ln)0.150.040.120.04GSkx2.34GSk第二次干燥实验的条件与第一次相同，即G、S、xk、cX、*X均不变，x2.34GSk不变。所以，第二次干燥实验的干燥时间为：h24.8h04.006.004.015.0ln04.015.015.035.034.2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 35 页，共 35 页
