化工原理答案 第七章 干燥.docx

第七章干燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为km3阳八(1)试计算空气为40C、相对湿度为8=60%时的湿度与熔；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa,求该空气在50C时的相对湿度>与湿度Ho解湿空气总压P=101.3j(1)3=0.6,40C时水蒸气的饱和蒸气压A=7,375*>rt湿度H=0.622卫=O622面臀笑:FT=O.028他水,依干气p-p.101.3-0.6×7.37t>ft/(1.01+1.88”2492(1.01.+1.88×0.0281)x40+2492×0.0281=113.3W(2)湿空气中水汽分压a=93S,50'C时水的饱和蒸气压几.12.3伙尸相对湿度联生黑.0.754湿度H=0.622=0j622×=0.0629依水/依干气P-PK101.3-9.37-2空气的总压为101.33kPa,干球温度为303K,相对湿度>=70%,试用计算式求空气的下列各参数：(D湿度H；(2)饱和湿度.；(3)露点Q；(4)玷1：(5)空气中的水汽分压解总压P=IOI.33*j=303X=30C.0-0.7(1)30时，水的饱和蒸气压p,=t24M¾湿度H=0.622-=OX>22×0"f-=0Q188水/J干气P一夕见101.33-0.7x4,241(2)饱和湿度/,三0.622黄J-0j622×而；：；.“-0.0272依水/总干气(3)露点。时的饱和湿度也=0.018J¾水/依干气H=0.622P-P.P,101.33x0.0188p三a=2.91kPa,0.622+H10.622+0.0188从水的饱和蒸气压为2.97kPa查得水的饱和温度为23.3,故空气的露点Q=233C(4) ,=30CH=0.018水j干气时，空气的焰为H=(1.01+1.88H)f+21.92M=(1.01+1.88x0.0188)x30+2492x0.0188=78.2U/依干气(5) t=30C时的0,=4211*水汽分压PV=p,=0.7X4.241=2.97W7-3在总压为101.3kPa下测得湿空气的干球温度为50,湿球温度为30,试计算湿空气的湿度与水汽分压。解湿球温度e=50C时，水的饱和蒸气压0=123W¼,比汽化热,三2378W*J?湿球表面处的湿空气，在总压P=IO1.&Pa与湿球温度Q=5叱时的湿度为H*=0622上一=022x-u3-=Ox)863加水/加干气P""101.3-14.34空气在,=50C时的湿度为H=Hv-(ITW)=0.0863-(50-30)=0.077融水/依干气k×Jj23J8湿空气的水汽摩尔分数为0.077/18.02aiiV三®0.110.077/18.02+1/28.95水汽分压a，)w=0.11x101.311.1W7-4利用湿空气的/-图填写下表的空白。干球温度/C湿球温度/CH咬¼,F气相对湿度/%烧/Ukg1干气水汽分压ZkPa露点/C5030(0.018)(23)(97)(2.75)(24)40(26)(0.0145)(31.5)(76)(2.3)2020(16)(0.0087)60(43)(1.3)(12)(55)(39)0.04(39)160(6.1)(36)30(20)(0.01)(37)(56)1.5(14)7-5空气的总压力为101.3kPa,十球温度为20.湿球温度为15X：0该空气经过一预热器，预热至50C后送入干燥器。热空气在干燥器中经验等给降温过程。离开干燥器时相对湿度展80%。利用I-H图，试求：(D原空气的湿度、露点、相对湿度、焙与水汽分压；(2)空气离开预热器的湿度、相对湿度与焰；(3)100m''原空气经预热器加热，所增加的热量：(4)离开干燥器时空气的温度、焰、露点与湿度；(5)10OIn'原空气在干燥器中等熔降温增湿过程中使物料所蒸发的水重量。解空气总压P=KH3W,干球温度t=20C,湖球温度b=15T°(1)原空气的湿度=0.00854aK干气，露点1.=IZ，相对湿度=60%,培0=13yg干气，水汽分压出f1.=1.3*。(2)空气离开预热器的温度t=50C,求得湿度M=/,=。.Oo85总杷依干气，相对湿度3=12%,焰4=72HMg干气。(3)原空气的比体积f,=(0.774+1.2444)卷=(0.774+1.241x0,01)220=O8M0r'湿气/总干气1(Xw原空气在侦热器所增加的热量为<?=(/.-4)77×(72-43)=3436W(4)空气在干燥器中为等给降温增湿过程，离开干燥器时，已知相对湿度6=80%，求得温度2TC,焰j72y依干气，露点2C,湿度Hz=0.01胸水/总干气。(5) IOM，原空气，在干燥器中，等焰降温增湿过程中，使物料所蒸发的水重量为W=(H.-H1)=y(0.018-0.0085)=I.I26水【7-6】在去湿设备中，招空气中的部分水汽除去，操作压力为101.3kPa,空气进口温度为20,空气中水汽分压为6.7kPa,出口处水汽分压为1.33kPa°试计算100nI'湿空气所除去的水重量。解总压P=101.三.P,i=6.7kPt.Pe=1.33空气进口湿度H1=0.622P,'=0.622X=0.0M1.依水/依干气p-p”101.3-6.7空气出口湿度H,=0.622p'i=0622X=828x10水/4干气P-Pg101.3-1.33进口湿空气的比体积t,=(0.774+1.244JW=(0.774+1.24,IX(WHM)警=089M湿气/依干气100m,湿空气中含有的干空气量为线依(干气)，除去的水重量为(Ht-H.)=-(0.0111-00828)=1.O2*3f水0.89【7-7】湿空度的总压为101.3kPa,温度为10.湿度为0.005kg水kg干气。试计算：(D空气的相对湿度夕：(2)空气温度升到35C时的相对湿度6。；(3)温度仍为35C,总压提高到115kPa时的相对湿度;(4)温度仍为第(1)问的IO-C,若总压从101.3kPa增大到500kPa,试求此条件下的湿空气饱和湿度,，并与原空气的湿度H比较，求出加压后每千克干空气所冷凝的水重量。解(1)总压=101.3W¾,油ttM=0.005依依干气0.005×101.3=0.658温度t=度C时水的饱和蒸气压=221kPa(O.622+H)>t1.(Oj622+0.005)X1.227另一解法:湿空气中水汽摩尔分数0.005718.020.005/18.02+1/28.95水汽的分压p,=yp=两黑翟。-相对湿度p,=Ab三.o.658(2)温度t=35C时.，水的饱和蒸气压为%=5.808*/¾相对湿度.=,1.三0.658×兰E=0.139P125.oUo与问相比，总压由p.=101.3JtP>p,=115W相对湿度伊与总压P成正比，故值=如匹=0.139X-=O.158P：101.3(4)温度,=1g时，水的饱和蒸气压为P1=-1.227kP(b总HW=500"Ia饱和湿度H1=0.622上-=0.622XP-P,1227500-1.227=0.00153粒水出干气原空气的湿度=0.005依水/打干气每千克干空气所冷凝的水重量为H-/,=0.005-0.00153-0.00347AszK干气7-8氮气与苯蒸气的混合气体，总压力为102.4kPa.在24时，混合气体的相对湿度为60机（1）试计算混合气体的湿度（kg茉蒸气kg氮气）；（2）试计算使混合气中的苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度/,：（3）若混合气温度降为Ioe,试计券总压力增加到多大，才能使蒸蒸气冷凝70%d苯的饱和蒸气压亿用附录十的Antoine方程计算。解总压/>=Q2kPa.S1Vfiir=2C»相对"湿度S=0.6。（1）计算湿度，I>1=102.4W,«=0.6米在24。C时的饱和蒸气压外计算Igp,=6.03055-1211.03324+220.79=2kPa氮的摩尔质量M,-28.02依h>>1.,苯的摩尔质量Ao=78.1.1./hn>!0=0.213总苯蒸气kg氮气M.K中J%=7UQ.61.2.1.*>1.-p1.28.02102.1.-0.GX12.1（2）苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度也计算H-=0.7",=(1-0.7)M=O,3M=O.3x0.213=0.0639j茉蒸气kg氮气（3）温度4=oe,苯蒸气冷凝70%,总压力生=?笨在IOC时的饱和蒸气压计算1.gpC:=6.03055-1211.03310,220.79=6.07/0.0639=78.116.0728.02Xp,-6.07总压力增加到270.9kPa时，才能使茶蒸气冷凝70%干燥过程的物料衡算与热量衡算7-9某干燥器的湿物料处理量为100kg湿料h,其湿基含水量为10%（质量分数），干燥产品湿基含水量为2%（质量分数）。进干燥器的干燥介质为流量500kg湿空气/h、温度85、相对湿度10%的空气，操作压力为101.3kPa°试求物料的水分蒸发量和空气出干燥器时的湿度乩。解操作压力=101.3W湿物料处理量=1。依湿料h,湿基含水量但=0.1°干基含水量为X1-U11->11-0.10.9产品湿基含水量叫=。2,干基含水量为V,0.020.02(1)物料的水分蒸发量W湿物料中绝干物料的质量流量为1.rZI(I-100(1-0.1)=9(必干科/It水分蒸发量为W=ZJK-XJ=9O提-黑=816融水分/1v.yv.v*o(2)空气出干燥器时的湿度H?计算空气的流量为50Okg湿空气h,温度t=85°C时，水的饱和蒸气压p58.74Aft/9相对湿度夕=0.1空气进干燥器的湿度w“喀悬1.mX而MrOQ叫水内干气干空气的质量流量为500500H1+1-0.0383+1182依干气/hHZ的计算如F½,=G(W1.-W1)H2=+/,=要+0,0383=0.0552融水kg干气G4827-10某干燥器的生产实力为70Okg湿料h,将湿物料由湿基含水量0.4（质量分数）干燥到湿基含水量0.05（质量分数空气的干球温度为20C,相对湿度为40随经预热器加热到100C,进入干燥器，从干燥器排出时的相对湿度为0=3%。若空气在干燥器中为等熔过程，试求空气消耗量与预热器的加热量。操作压力为101.3kPa.解湿物料流量1.=700kg湿料h,湿基含水量9=0.4,则干基含水量为1.-<1-0.10.6产品湿基含水量例=0.05,干基含水量为_1_0.05_0,0521.-c-1-0,0505湿物料中绝干物料的质量流量为-1.（I-W1）-700（1-0.4）三42Okg干科”物料中的水分蒸发量为VV=1.JX1-XJ=420儒-黑卜302水分/h空气温度，0=2QC,相对海度s=04,从人，图上查得湿度M=O.0057J水/依干气o经预热器加热，温度升到A=100C,湿度未变，为M=4=0.0057依水/收干气，焰=U6S总干气。空气从干燥器出来时的相对海度6=0.6,从空气进干燥器的状态点1沿=H6（S&F气）的等I线，直到供=0.6时，空气出干燥器的湿度”:=0.029依水/履干气。空气消耗量302/3600Hr-H00.029-0.0057=3.6伙干气/$预热器的加热量为Qf-Gc1.t(ti-Z0)-3.6×(1.01.+1.880)(z1.T(I)=3.6(1.01+1.88x0.0057)(100-20)=2UH,«,1-0005M-OoSZ<7200kgHhr.-8kJ<MPr.!20V/1-ooo?“0007I1<-20V一&空气习JH7-wre【711】在常压干燥器中将某物料从湿基含水量0.05(质量分数)干燥到湿基含水量0.005(质量分数兀干燥器的生产实力为7200kg干料h,物料进、出口温度分别为25C与65-C0热空气进干燥器的温度为120C,湿度为0.007kg水kg干气，出干燥器的温度为80ro空气最初温度为20Co干物料的比热容为1.8V(3D°若不计热损失，试求：(D干空气的消耗量G、空气离开干燥器时的湿度”；(2)预热器对空气的加热量。解已知数据如习题7-11附图所示。物料的干基湿含量为X1.J1.=倦Z=J1-幼1-0.0595.M0.0055X1-三H、1_吗1-0.0059%水分蒸发量为W=(X1-X2)=7200-)三34wz=0.0952Js(1)干空气消耗量G与空气离开干燥器时的湿度/的计算空气进、出干燥器的焰为I1=(1.01.+1.88H1.)z1.+2192J1.1.=(1.O1.+1.88×0.007)120+2-1.92×0.007=M(MJJ干气4-(1.01+1.88M,)z2+2492W,-(1.01+1.88×J×80+2492xH.80.8>2642Hz物料进、出干燥器的培为1.-n(q+XcJ4=11.8+1x4J87)2550.5fc/Ag干料干料I.=(¢,+Xic,).=1.8+X4.187-65=18.U/依995)干燥器的热量衡算(1-2)=1.,(-1)G(1IO-80.8-2642M.)=7200(118.4-50.5)G(59.2-26I2H.)=788900(a)干空气消耗量G-W_343，=H.-H1=H,-0.007(b)由式®与式求得干空气消耗量G=4.16×10干气/h空气离开干燥器时的湿度H=0.0152kg水kg干气(2)预热器对空气的加热量Q1,计算空气进预热器的熠为1.1.=(1.01+1.881,)f+2192H,=(1.01+1.88X0.007)×20+2492X0.00737.9口/依干气4.16x10'3600(140-37.9)-1180kW干燥速率与干燥时间7-12在恒速干燥阶段，用下列4种状态的空气作为干燥介质,试比较当湿度H肯定而温度t上升与温度I肯定而海度H增大时,燥过程的传热推动力N=,.与水汽化传质推动力H=HjH有何改变,指出哪种状况下的推动力最大。kgkg(1)t=50,C,H=0.O1.kg水kg干气:(2)t=100oC,H=0.01水kg干气;(3)t=100,H=0.05kg水kg干气:(4)t=500C,H=O.05水kg干气;解(1)t=50,C,H=0.01(2)t=100°C.11=0.01t.2S从=0.021-25，M-0.011t.=35H.0.03770.027(3) t=100oC,H=O.05(4) t=50oC,H=O.05，.=17,5=0.0725,=52,5>AH=0.0225(2)与(1)比较,(=42.5z=7.5/.-0.053Y:：，：；H肯定，t增大,则，.增大,.增大，A增大,增大。与比较,t肯定,H增大,则，.堵大,.增大，但Ar减小,(3)与(4)比较,H肯定,则，.增大,.增大，/增大，M增大。(4)与(1)比较,t肯定,H增大,则，.增大,.增大，但N减小,结果是：t增大，能使N/都增大,H增大，能使*、M都减小，H较小时，使t增大，对&、凶的增大效果显著。第种状况的推动力最大。7-13在恒定干燥条件下，将物料从aO33k水kg干料，干燥至X=C.O9kg水kg干料,共需7h,间接着干燥至X.=0.07k*水/kg干料，再需多少时间？已知物料的临界含水量为0.16kg水kg干料，平衡含水量为0.05kg水kg干料（以上均为干基含水量）。降速阶段的干燥速率与物料的含水量近似呈线性关系。解已知=0.33kg水Zkg干料，X.=0.16kg水/kg干料X”0.09kg杷kg干料，X*=0.05kg水/kg干料r÷r2"Ih干燥时间计算式为r,=A-（X1-Xr）Kk=Xc-X4AKsVX2-X*JAIX1.X将已知数据代入，得7=&0.33_。16+（。6-。.。59件竺心曳丫；u.'/t.09-0.05告-=249水力/总干料当X：=0.07（kg水kg干料）时,r,+rj=24.90.33-0.16+（0.16-0,05）11»（；：-黑）18.9h需增加的时间为8.9-7=1.9h干燥综合题7-14现将25C湿度为0.01kgkg绝干气的空气在预热器中升温至90C后进入一干燥面积为4811f的常压绝热干燥器,将1500kg湿物料从含水量为18%(湿基)降至1.5%(湿基)。已知物料的临界含水量X1.=Ojkgkg绝干料，平衡含水量X*=0.01kgkg绝干料，恒定干燥条件下测得恒速阶段干燥速率为2.2kg(m,h),降速干燥阶段干燥速率与自由含水量呈直线改变。求：(1)完成上述干燥任务需消耗多少kg簇新空气？(2)若忽视预热器的热损失，蒸汽冷凝潜热为2205kJkg,预热器中加热蒸汽的消耗量(kg).(3)所需干燥时间为小时？解(I)消耗空气量1.c=1.1.(1.-1)=15(XX1.-0.1K)=123()kgx=02'95X2=-0.01523,0.0151.-,-1-0.015W=1.c(X1.-X2)=123(X0.2195-0.01523)=2513kg因为干燥过程为绝热过程，空气进出干燥器为等焰过程，即(1.01+1.88×0.01)×90+2490×0.01.=(1.01+1.88H,)×5O+249OH,解得H1=0.02593kgkg绝干气绝干气消耗量G=251.30.02593-0.01=1.578X10'kg绝干气原空气消耗G=G(1+Ho)=1.587×10,(1.+0.01)=1.594×10,kg簇新空气(2)预热器中蒸汽消耗量Qr=G(1.01+1.88Hn)(t-t0)=1.578×10*(1.01+1.88X0.01)(90-25)=1.055×106kJ加热蒸汽消耗量为CQp1.055×IO6.D=-1.=478.6kgr2205(3)XKX,:,X1>X1,干燥过程包括恒速阶段和降速阶段，总干燥时间为K小产量(XX,)+(X1.X/1230JX-2.2(0.2195-0.1.)+(0.1.-0.01)1.n0.01523-0.01=4.375h