化工原理试题库答案(下册,总)

40%降至5%(均为湿基)。进干燥器空气温度为10℃, 其中所含水气分压为1.0kPa,空气在40℃、Φ=70%下离开干燥器。试求所需新鲜空气量,kg/s。40℃下水饱和蒸气压为7.4kPa。(L=3.783kg/s)

14. 某物料在连续理想干燥器中进行干燥。物料处理量为1kg/s, 物料含水量由5%降到1%(均

为湿基)。空气初始温度为20℃,湿度为0.005kg/kg绝干气, 空气进干燥器时温度为150℃, 出干燥器时温度为70℃。试求:(1)空气消耗量;(2)预热器传热量。(L=1.3kg绝干气/s;;Qp=173kw)

15. 利用气流干燥器将含水量20%的物料干燥到5%(均为湿基)。已知湿物料处理量为

1000kg/h。空气初始温度为20℃,湿度为0.011kg/kg绝干气, 空气经预热后进入干燥器, 空气离开干燥器时温度为60℃、湿度为0.04kg/kg绝干气, 并为等焓干燥过程。试求(1)空气量,m3/h(按进预热器状态计);(2)进干燥器时空气温度;(3) 预热器传热量。(V=4592m3/h; t1=133℃; Qp=170kw)

16. 在恒定干燥条件下干燥某湿物料。降速阶段干燥速率曲线为直线,且已知恒速阶段干燥速

率Uc为1.5kg/(m2.h),临界含水量Xc为0.2(干基,下同),平衡含水量X*为0.05, 单位干燥面积的绝干物料量Gc/A为40kg绝干料/m2. 湿物料质量为2000kg.试求将该物料由含水量X1=0.38降到X2=0.1时所需的干燥时间。(τ=9.19h)

17. 在常压连续干燥器中干燥某固体湿物料。已知新鲜空气温度为15℃、湿度为0.0073kg水

/kg干空气、焓为35KJ/干空气,该空气在预热器中预热至90℃后进入干燥器,离开干燥器的废气温度为50℃,湿度为0.023kg水/kg干空气,固体湿物料初始含水量为13%(湿基,下同),干燥产品含水量为0.99%。干燥产品量为237kg /h 。试求:(1)经预热后湿空气的湿度和焓;(2)干燥过程中除去的水分量;(3)绝干空气消耗量;(4)预热器传热量。(H =0.0073k水/干空气、I =110.3KJ /kg干空气;W =32.62kg水/h ;L =2078kg干空气/h ;Qp =43.5kw)

18. 物料在常压理想干燥器中进行干燥,湿物料的流率为

,初始湿含量(湿基,下同)

为3.5%,干燥产品的湿含量为0.5%。空气状况为:初始温度为25℃、湿度为

,经预热后进干燥器的温度为160℃,如果离开干燥器的温度选定为

60℃,试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热量。(L =0.767kg/h; Qp =105.55W ) 19. 某湿物料在恒定干燥条件下经过5.5小时的干燥,其干基含水量自0.35降至0.10,若在

相同干燥条件下,需要物料含水量从0.35降至0.05,试求干燥时间。物料的临界含水量

为0.15,平衡含水量为0.04,假设在将速阶段中干燥速率与物料自由含水量 正比。(τ=9.57h )

20. 在恒定干燥条件下的箱式干燥器内,将湿物料由湿基含水量25%干燥到6%,湿物料的处

理量为150㎏,实验测得:临界干基含水量为0.2,试计算(1)总共除去的水分;(2)在恒速阶段和降速阶段各除去多少水分(W =30.32kg; W1=15kg ;W2 =15.32kg )。 21. 乙醇水溶液中,乙醇的质量分率为0.25,试求其摩尔分率。(xA?0.115)

22. 温度为20℃,湿度为0.01Kg/Kg绝干气的常压新鲜空气在预热器中被加热到75℃后送入

干燥器,进行等焓干燥,离开时温度为40℃,绝干空气流量为2000Kg/h,湿物料含水量由2.5%降至0.5%(均为湿基含水量),求:1.水分气化量,Kg/s;2.干燥产品量,Kg/s;3.新鲜空气消耗量,Kg/s。

23. 常压下以 20℃,相对湿度为45 %的新鲜空气将1000 kg /h的某湿物料由湿基含水量 4 %干燥到 0.2 %,空气在预热器中被加热到 90 ℃后送入干燥器,离开干燥器时温度为50℃,湿度为0.022 ㎏/㎏绝干空气。求新鲜空气用量及预热器供热量(热损失不计,20℃时水的饱和蒸汽压为2.33 kPa)。(22分)

24. 常压下将30℃,相对湿度为30%的新鲜空气在预热器中预热到90℃后送入干燥器,使1000kg/h的湿物料

由湿基含水量8%降到0.4%,离开干燥器时空气的湿度为0.030kg/kg绝干空气。计算(1)新鲜空气用量;(2)预热器供热量(热损失不计)。已知30℃时水的饱和蒸汽压为4.2kPa 。

25. 常压下将20℃,湿度为0.008 kg/kg绝干空气的新鲜空气在预热器中预热到90℃后送入干燥器,使

1000kg/h的湿物料由湿基含水量10%降到0.5%,离开干燥器时空气的湿度为50℃,干燥过程为等焓干燥过程。计算(1)离开干燥器湿空气的湿度和相对湿度;(2)新鲜空气用量。50℃时水的饱和蒸汽压为12.3kPa。 26. 常压下将20℃,湿度为0.008 kg/kg绝干空气的新鲜空气在预热器中预热到90℃后送入干燥器,使

1000kg/h的湿物料由湿基含水量10%降到0.5%,离开干燥器时空气的湿度为50℃,干燥过程为等焓干燥过程。计算(1)离开干燥器湿空气的湿度和相对湿度;(2)新鲜空气用量。50℃时水的饱和蒸汽压为12.3kPa。 27. 某湿物料,在气流干燥器内进行干燥,湿物料的处理量为0.5kg/s,湿物料的含水量为5%,干燥后物

料的含水量不高于1%(均为湿基)。空气的初始温度为20℃,湿含量为0.005 kg水/kg绝干气,若将气体预热至150℃进入干燥器,在干燥器内经历等焓干燥过程,当气体出口温度为70℃时, 求:1、水份蒸发量 kg/s

2、离开干燥器时空气的湿含量 kg水/kg绝干气

3、绝干空气消耗量kg/s

4、预热器所需提供的热量 kJ/

28. 在某理想干燥器中将某湿物料自含水量30% 降至5%(湿基),要求干燥产品量为1000 kg/h。进入预

热器的空气的温度为25℃,湿度为0.003kg水/kg绝干空气;干燥器出口空气的温度为38℃,湿度为0.014kg水/kg绝干空气。:

试求:① 干燥过程的水分蒸发量;

② 绝干空气消耗量;

③ 离开预热器时空气的温度;

④ 预热器所需提供的热量(忽略热损失)。

29. 某湿物料在气流干燥器内进行干燥,湿物料的处理量为0.5kg/s,湿物料的含水量为5%,干燥后物料

的含水量不高于1%(均为湿基),空气的初温为20℃,湿含量为0.005 kg水/kg绝干气。若将气体预热至150℃进入干燥器,在干燥器内经历等焓干燥过程,当气体出口温度为70℃时, 试求:① 水份蒸发量 kg/s

② 绝干空气消耗量kg/s

30. 采用常压理想干燥器干燥某湿物料,每小时将1000kg湿物料干燥至原湿基湿含量的12.5%时,物料失

重47%离开干燥器。初温为20℃、水汽分压为2.6kPa的新鲜空气由风机送入预热器,加热至120℃后进入干燥器中作为干燥介质,离开干燥器时废气温度为40℃。试求: ⒈ 风机所需的风量? ⒉ 预热器的换热量?

⒊ 每小时进入干燥器的绝干物料量?

3

31. 某干燥过程如图所示。现测得温度为30℃,露点为20℃,湿空气流量为1000m/h的湿空气在冷却器

中除去水分2.5kg/h后,再经预热器预热到60℃后进入干燥器。操作在常压下进行。试求: (1) 出冷却器的空气的温度和湿度; (2) 出预热器的空气的相对湿度。

答案:17.5℃;0.0125kg水/kg干气;10.0%。

间歇干燥过程计算

32. 已知常压、25℃下水分在氧化锌与空气之间的平衡关系为:

*

相对湿度?=100%时,平衡含水量X =0.02kg水/kg干料

*

相对湿度?=40%时,平衡含水量X =0.007kg水/kg干料

现氧化锌的含水量为0.25kg水/kg干料,令其与25℃、?=40%的空气接触。试问物料的自由含水量、结合水分及非结合水分的含量各为多少?

答案:0.243kg水/kg干料;0.02kg水/kg干料;0.23kg水/kg干料。

2

33. 某物料在定态空气条件下作间歇干燥。已知恒速干燥阶段的干燥速率为1.1kg/(mh),每批物料的处理

2

量为1000kg干料,干燥面积为55m。试估计将物料从0.15kg水/kg干料干燥到0.005kg水/kg干料所需的时间。

物料的平衡含水量为零,临界含水量为0.125kg水/kg干料。作为粗略估计,可设降速阶段的干燥速率与自由含水量成正比。 答案:7.06hr。

34. 某厢式干燥器内有盛物浅盘50只,盘的底面积为70cm?70cm,每盘内堆放厚20mm的湿物料。湿物料

3

的堆积密度为1600kg/m,含水量由0.5kg水/kg干料干燥到0.005kg水/kg干料。器内空气平行流过物料表面,空气的平均温度为77℃,相对湿度为10%,气速2m/s。物料的临界自由含水量为0.3kg水/kg干料,平衡含水量为零。设降速阶段的干燥速率与物料的含水量成正比。求每批物料的干燥时间。

答案:21.08hr。

35. 在盘式干燥器中将某湿物料的含水量从0.6干燥至0.1(干基,下同)经历了4小时恒定干燥操作。已

知物料的临界含水量为0.15,平衡含水量为0.02,且降速干燥阶段的干燥速率与物料的自由含水量(X-X*)成正比。试求将物料含水量降至0.05需延长多少时间? 连续干燥过程的计算

36. 某常压操作的干燥器的参数如附图所示,其中:

空气状况to=20℃,Ho=0.01kg水/kg干气,t1=120℃,t2 = 70℃,H2=0.05kg水/kg干气;

物料状况? 1=30℃,含水量? 1=20%,? 2=50℃,? 2=5%,绝对干物料比热容cps=1.5kg/(kg·℃); 干燥器的生产能力为53.5kg/h (以出干燥器的产物计),干燥器的热损失忽略不计, 试求:

(1) 空气用量;

(2) 预热器的热负荷;

(3) 应向干燥器补充的热量。

答案:250.75kg干气/hr;25798.2kJ/hr;13984.3kJ/hr。

37. 一理想干燥器在总压100kPa下将物料由含水50%干燥至含水1%,湿物料的处理量为20kg/s。室外

空气温度为25℃,湿度为0.005kg水/kg干气,经预热后送人干燥器。废气排出温度为50℃,相对湿度60%。试求: (1)空气用量V; (2)预热温度;

(3)干燥器的热效率。

答案:223kg/s;163℃;81.1%。

38. 某湿物料的处理量为1000kg/h,温度为20℃,湿基含水量为4%,在常压下用热空气进行干燥,要求

干燥后产品的湿基的含水量不超过0.5%,物料离开干燥器时温度升为60℃。湿物料的平均比热容为3.28kJ/(kg绝干料.℃),空气的初始温度为20℃,相对湿度为50%。若将空气预热至120℃后进入干燥器,出干燥器的温度为50℃,湿度为0.02kg/kg绝干料。干燥过程的热损失约为预热器供给热量的10%。试求:

(1) 新鲜空气的消耗量L0; (2) 干燥器补充热量QD;

(3) 干燥系统消耗的总热量Q;

(4) 干燥系统的热效率η,若干燥系统保温良好,热损失可忽略时,热效率为多少? 答案:2783kg新鲜空气/h,46100kJ/h,329000kJ/h,27.67%,30.27%

39. 某湿物料在常压气流干燥器中进行干燥。湿物料流量为2400kg/h,初始湿基含水量为3.5%,干燥产品

的湿基含水量为0.5%。温度为20℃,湿度为0.005kg/kg绝干气的空气经预热后温度升至120℃进入干燥器。假设干燥器为理想干燥器。试求:

(1) 当空气出口温度为60℃时,绝干空气的消耗量及预热器所需提供的热量; (2) 当空气出口温度为40℃时,绝干空气的消耗量及预热器所需提供的热量;

(3) 若空气立刻干燥器以后,因在管道及旋风分离器中散热,温度下降了10℃,试分别判断以上两种

情况是否会发生物料返潮的现象。(30℃时水的饱和蒸汽压为4.25kPa)

答案:(1)3082kg绝干气/h,87.3kW;(2)2277 kg绝干气/h,64.5Kw;(3)返潮

40. 在常压逆流干燥器中干燥某湿物料。已知进干燥器的湿物料量为0.8kg/s,经干燥器后,物料的含水量

由30%减至4%(均为湿基),温度由25℃升至60℃,湿物料的平均比热容为3.4kJ/(kg.℃);干燥介质为20℃的常压湿空气,经预热后加热到90℃,其中所含水汽分压为0.98kPa,离开干燥器的废气温度为45℃,其中所含水汽分压为6.53kPa;干燥器的热效率为70%。试求: (1) 新鲜空气的消耗量; (2) 干燥器的热损失。

答案:5.93kg新鲜空气/s; 23.67Kw

41. 在逆流绝热干燥器中用热空气将湿物料中所含水分由w1=0.18降至w2=0.005。湿空气进入预热器前的

温度为 25℃,湿度为0.00755kg/kg绝干气,进入干燥器的焓为125kJ/kg绝干气,立刻干燥器的温度为50℃。试求:

(1)空气经预热后的温度t1 (2)单位空气消耗量l

(3) 若加到干燥器的总热量为900kW,则干燥产品量为若干,kg/h? 答案:103.7℃,47.0kg绝干气/kg水,4009kg产品/h

42. 在常压连续逆流干燥器中用热空气干燥某种湿物料。两流股的有关参数为: (1)空气 进入干燥器的湿度为0.011kg/kg绝干气,焓为115.2kJ/kg绝干气;离开干燥器的焓为109 kJ/kg绝干气。

(2)湿物料 初始湿基含水量为20%,焓为40J/kg绝干料,干燥后的干基含水量为0.02kg/kg绝干料,焓为91 J/kg绝干料,干燥产品量为1000 kg/h。

干燥器的热损失为9.5kW。干燥器不补充热量。试求:

a) 新鲜空气消耗量L0;

b) 空气离开干燥器的温度t2; c) 干燥器的热效率η。

43. 在连续干燥器中,将物料自含水量为0.05干燥至0.005(均为干基),湿物料的处理量为1.6kg/s,操

作压强为101.3kPa。已知空气初温为20℃,其饱和蒸汽压为2.334kPa,相对湿度为50%,该空气被预热到125℃后进入干燥器,要求出干燥器的空气湿度为0.024kg水/kg绝干气。假设为理想干燥过程。试求:

a) 空气离开干燥器的温度; b) 绝干空气消耗量,kg/s; c) 干燥器的热效率。

44. 在常压连续逆流干燥器中用热空气干燥某种湿物料。两流股的有关参数为:

(1)空气 温度25℃,湿度为0.0091kg/kg绝干气,预热至t1后进入干燥器,离开干燥器的温度为50℃,焓为128 kJ/kg绝干气。 (2)物料 进出干燥器的干基含水量分别为0.25 kg/kg绝干料与0.025 kg/kg绝干料,干燥产品量为1kg/s。 试求:(1)空气的流量L;

(2) 空气进入干燥器的温度t1及预热器的传热量Qp;

(3) 若进入干燥器的温度不允许超过75℃,对原流程如何改进。

四、简答题

1. 为了减少干燥时间,常常将被干燥的湿物料层摊薄,这是为什么?

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