四川大学化工原理干燥及客观题.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑四川大学化工原理干燥及客观题 枯燥习题解答 12.1 解：⑴ 水在25℃的饱和蒸汽压为： ps?215exp(18.5916?3991.11t?233.84)?215exp(18.5916?3991.1125?233.84)?3.182kN/m2 空气湿度为：H0?0.622?psP??ps?0.6221?3.182100?1?3.182?0.0204kg水汽/kg绝干气体 (2) 预热到120℃时，水在120℃下的饱和蒸汽压为： ps?215exp(18.5916?3991.11120?233.84)?199.792kN/m2 空气预热前后水汽分压不变，因此，空气预热至120℃的相对湿度为： ??ppS?3.182199.792?1.593% 可见, 将空气由25℃加热至120℃，相对湿度从100%降至1.593%当水汽分压等于大气压时，相对湿度达成最大，即 ??PpS?100199.792?50.05% 12.2 解：水在15℃的饱和蒸汽压为： ps?215exp(18.5916?3991.1115?233.840.8?1.712)?1.712kN/m2 此时的空气湿度为：H0?0.622101.325?0.8?1.712?0.00852kg水汽/kg绝干气体 湿比热：CH?Cg?CvH?1.005?1.884?0.00852?1.166kJ/kg绝干气体·℃ 由于预热前后空气湿度不变，所以其焓值变化为： ?iH?CH(t2?t1)?1.166?(150?15)?157.41kJ/kg绝干气体 12.3 解：水在40℃下的饱和蒸汽压为：ps空气湿度为：H0?0.6220.60?7.405?215exp(18.5916?3991.1140?233.84)?7.405kN/m2 101.325?0.60?7.405?0.0285kg水汽/kg绝干气体 2空气水蒸汽分压为：p??ps?0.6?7.405?4.443kN/m 湿比热：CH?1.005?1.884?0.0285?1.059kJ/kg绝干气体·℃ 湿焓为：iH?CHt?2491.27H?1.059?40?2491.27?0.0285?113.361kJ/kg绝干气体 12.4 解：水在20℃下的饱和蒸汽压为： ps?215exp(18.5916?3991.1120?233.84)?2.348kN/m2 1 崭新空气湿度为：H1?0.622湿焓为： 0.60?2.348101.325?0.60?2.348?0.00877kg水汽/kg绝干气体 iH1?(1.005?1.884?0.00877)?20?2491.27?0.008877?42.279kJ/kg绝干气体 水在50℃下的饱和蒸汽压为：ps?此时，废气湿度为： H1?0.622215exp(18.5916?3991.1150?233.84)?12.374kN/m2 0.8?12.374101.325?0.80?12.374?0.0673kg水汽/kg绝干气体 废气的湿焓为： iH2?(1.005?1.884?0.0673)?50?2491.27?0.0673?224.252kJ/kg绝干气体 因此，混和气体的湿度为： H?27?0.00877?5757?0.0673?0.0506kg水汽/kg绝干气体 混和气体湿焓为： iH?2727?42.279??224.252?172.260kJ/kg绝干气体 混和气体水蒸汽分压为： p??0.60?2.348?57?0.80?12.374?7.473kN/m2 水在120℃下的饱和蒸汽压为： ps?215exp(18.5916?3991.11120?233.84)?199.792kN/m2 混和气体预热前后的水蒸汽分压不变，因此混和气体在120℃下的相对湿度为： ??ppS?7.473199.792?3.740% 预热前后混和气体的湿度不变，H=0.0506。

因此，其湿焓为： iH2?(1.005?1.884?0.0506)?120?2491.27?0.0506?258.098kJ/kg绝干气体 12.5 解：⑴ 绝干物料量：Gc?G1(1?w1)?150?(1?0.6)?60kg X1?Xc?0.601?0.600.541?0.54?1.5； X?1.174 X2??0.151?0.150.231?0.23?0.1765 ?0.2987 ?除去的非结合水量：W?Gc(X1?Xc)?60?(1.5?1.174)?19.56kg ?除去的结合水量：W?Gc(Xc?X)?60?(1.174?0.2987)?52.52kg ?除去的自由水量：W?Gc(X1?X)?60?(1.5?0.2987)?72.08kg 2 由于产品湿含量低于平衡湿含量，故在此题给定的枯燥条件下，不能完成枯燥任务 12.6 解：绝干物料量为：Gc?G1(1?w1)?500?(1?0.2)?400kg G2min?Gc1?w2?4001?0.06?425kg G2min?425kg?420kg，故物料不成能被枯燥至420kg。

12.7 解：物料温度近似等于气体的湿球温度，故在t1=20℃时，水的饱和蒸汽压为： ps?215exp(18.5916?0.8?2.348101.325?0.8?2.3483991.1120?233.84)?2.348kN/m2 空气湿度为：H1?0.622?0.0117kg水汽/kg绝干气体 气体比热为：CH?1.005?1.884?0.0117?1.027kJ/kg绝干气体·℃ 近似地认为物料温度等于加热后气体的湿球温度，那么： tw?150?rw1.027?Hwpw?0.0117? (a)rw?2491.27?2.3tw (b)Hw?0.6222101.325?pw (c)?? (d)?? pw??3991.11exp?18.5916??15tw?233.84?对上述方程组（a）～（d）通过试差求解，算得：tw=42.84℃ 12.8 解：已知t=40℃，tw=35℃，P=101.325KN/m2，根据公式： tw?t?rwCH(Hw?H) rw?2491.27?2.3tw?2491.27?2.3?35?2410.77 pw?215exp(18.5916?3991.11tw?233.84)?215exp(18.5916?3991.1135?233.84)?5.646kN/m2 在该湿球温度下的饱和湿度为：Hw?0.622pwP?pw?0.6225.646101.325?5.646?0.0367 那么将各值带入上式化简为：35?40?2410.77?(0.0367?H)1.005?1.884H3991.1140?233.84 解得：H=0.0262kg水汽/kg绝干气体。

在40℃的饱和蒸汽压为：ps?再由H?psP??ps215exp(18.5916?)?7.405kN/m2 ?0.622得：0.0262?0.622??7.405101.325???7.405 解得：??55.28% 3 12.9 解：已知w1=0.36，w2=0.08，wc=0.14，w*=0.02，所以： X1?w11?w1wc1?wc?0.361?0.360.141?0.14?0.5625 X2?w21?w2?0.081?0.08 ?0.0870Xc???0.163 X??w??1?w?0.021?0.02?0.02041 总体枯燥时间为： G??＝?1＋?2＝c??X1?Xc??Xc?XUc??*?*Xc?X?ln*?X2?X? 5?GcUcGc?0.163?0.02041?????0.5625?0.163?0.163?0.02041lnUc?0.0870?0.02041????9.84 解得， 恒速枯燥时间为：?1?GcUc(X1?Xc)?9.84?(0.5625?0.163)?3.93hr 降速枯燥时间为：?2????1?5?3.93?1.068hr 12.10 解：t1=20℃，该温度下的饱和蒸汽压为：ps=2.348kN/m 空气湿度为：H1?0.6220.6?2.348101.325?0.60?2.348?0.00877kg水汽/kg绝干气体 2 气体在加热过程中湿度不变，所以H1=H2=0.00877kg水汽/kg绝干气体。

气体比热为：CH?1.005?1.884?0.00877?1.022kJ/kg绝干气体·℃ 近似地认为物料温度等于加热后气体的湿球温度，那么： tw?t?rwCH(Hw?H)?150?rw1.022?Hw?0.00877? (a)rw?2491.27?2.3tw (b)Hw?0.6222pw101.325?pw (c)?? (d)?? pw??3991.11exp?18.5916??15tw?233.84?对上述方程组（a）～（d）通过试差求解，运用一些数学软件（如：MATLAB等）算得 tw=41.96℃ rw?2491.27?2.3tw?2491.27?2.3?41.96?2394.762kJ/kg 热空气的湿比容： vH?(0.002835?0.004557?0.00877)(80?273)?1.015m/kg绝干气体3 4 空气的质量流量＝气体流速×气体密度，即： L'?u??u(1?HvH)?3?(1?0.008771.015)?2.982kg/m2?s?10735.2kg/m2?hr 空气对物料给热系数：h?0.0204??10735.2?物料在恒速段的枯燥速率： Uc?hA(t?tw)rw?0.8?34.220W/m2?K 34.220?(80?41.96)2394.762?0.544kg水/m2?s 12.11 解：物料总枯燥时间为： G??＝?1＋?2＝c??X1?Xc??Xc?XUc??*?*Xc?X?ln *?X2?X?2?Gc?0.15?0.02?????0.2?0.15?0.15?0.02ln ??Uc?0.1?0.0。