化工原理练习题-干燥

固体干燥

填空题：

1、温度为40℃，水汽分压为5kPa的湿空气与水温为30℃的水接触，则传热方向为： ，传质方向为 。已知30℃和40℃下水的饱和蒸汽压分别为4.24kPa和7.38kPa。 答案： 气到水；气到水

2、冬季将洗好的湿衣服晾在室外，室外温度在零度以上，衣服有无可能结冰？ ， 其原因是 。

答案 ：有，不饱和空气的湿球温度tW?t，当tW?0时可能结冰

3、在101.325kPa下，不饱和湿空气的温度为40℃，相对湿度为60%， （1）若加热至80℃，则空气的下列状态参数如何变化？湿度 ，相对湿度? ，湿球温度tW ，露点温度td ，焓I 。 （2）若在等温条件下使总压减至时，则该空气下列参数将如何变化？

湿度 ，相对湿度? ，湿球温度tW ，露点温度td ，焓I 。（变大，变小，不变）

答案：(1)不变，变小，变大，不变，变大；（2）不变，变小，变小，变小，不变。

4、总压恒定时，某湿空气的干球温度一定，若其露点温度td增大，则以下参数如何变化？P水汽 ，（增大，减小，不变） H ，? ，tW ，I 。答案：增大，增大，增大，增大，增大

5、总压恒定时，某湿空气的干球温度一定，而湿球温度tW增大，则以下参数如何变化？P水汽 ，（增大，减小，不变） H ，? ，td ，I 。 答案：增大，增大，增大，增大，增大

6、不饱和湿空气的干球温度t，湿球温度tW，露点温度td的大小顺序为 。 答案：t＞tW＞td

7、干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。 答案： 传质过程

8、在同一房间里不同物体的平衡水汽分压是否相同？ ；它们的含水量是否相同？ ；湿度是否相等？ 。 答案：是，否，是

9、若空气中湿含量及温度均提高以保持相对湿度不变，则对同一湿物料，平衡含水量 ，结合水含量 。（变大，变小，不变） 答案：不变，不变

10、在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据___________而定的；平衡水分和自由水分是根据__________而定的。

答案： 物料的性质； 物料的性质和接触的空气状态

11、用某湿空气干燥物料至其含水量低于临界含水量，则干燥终了时物料表面温度 空气湿球温度tW。（＜，＞，＝） 答案：＞

12、间歇恒定干燥时，如进入干燥器的空气中水汽分压增加，温度不变，则恒速阶段物料温度 ，恒速阶段干燥速率 ，临界含水量X 答案 ：增大，减小，减小

13、等焓干燥过程的条件是_______________________________________________。

答案：干燥器内无补充热，无热损失，且被干燥的物料带进，带出干燥器的热量之差可以忽略不计。

14、某干燥器无补充热量及热损失。则空气通过干燥器后，干球温度t ，露点温度td ，湿球温度tW 相对湿度? ，焓I 。（变大，变小，不变） 答案：变小，变大，不变，变大，不变

15、在连续干燥过程中，经常采用湿物料与热空气并流操作。其目的在于 ，其代价是 。

答案：目的：避免物料温度过高，脱水速度过快，防止物料变形；代价：推动力?tm减小，传质推动力?H减小，传热所需设备容积增大。

16、恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；其对应的物料含水量称为_____________________。 答案：临界点、临界含水量

17、在干燥过程中，采用中间加热方式的优点是： ，其代价是 。

答案：优点：（1）减小空气用量，热效率提高；（2）预热温度不必过高，防止物料 变质变形；（3）不必使用高温热源。代价：推动力?tm减小，传质推动力?HmmC 。（增大，减小，不变，不确定）

减小，传热所需设备容积增大。

18、在干燥过程中，采用废气再循环的目的是： ，其代价是 。

答案：目的：（1）可增加气速，提高传质和传热系数；（2）增加气量可提高气体分布均匀性；（3）可提高空气预热温度，减少空气用量，提高热效率，又可避免物料过热。代价：推动力?tm减小，传质推动力?H传热所需设备容积增大

19、干燥操作的必要条件是 ______________ ， 干燥过程是 相结合的过程。

答案：湿物料表面的水蒸汽分压大于干燥介质中的水蒸汽分压；传质过程与传热过程

20、已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度??100% 时, 平衡含水量

**m减小，

X?0.02kg水/kg绝干物料；相对湿度??40%时, 平衡含水量 X?0.007。现该物料含水量为

0.23kg水/kg绝干物料，令其与25℃, ??40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 kg水/kg绝干物料, 结合水含量为 kg水/kg绝干物料,非结合水的含量为

kg水/kg绝干物料 答案：自由含水量 X?X?0.23?0.007?0.223

2 结合水量为 X1?0.02； 非结合水量 X?X1?0.23?0.02?0.21 选择题：

1、干燥是（ ）过程。

A. 传质； B. 传热； C. 传热和传质。 答案： C

2、空气的湿含量一定时，其温度愈高，则它的相对湿度（ ）。 A. 愈低、 B. 愈高； C. 不变 答案： A

3、湿空气经预热后，空气的状态参数焓增大，而（ ）。 A. H，φ都升高； B. H不变φ降低； C. H，φ都降低 答案： B

4、用热空气作为干燥介质，一般应是（ ）的空气。 A. 饱和； B. 不饱和； C. 过饱和 答案： B

5、在恒速干燥阶段，物料的表面温度维持在空气的（ ）。 A. 干球温度； B. 湿球温度； C. 露点 答案： B

6、固体物料在恒速干燥终了时的含水量称为（ ） 自由含水量；B、结合水；C、临界含水量 答案： C

7、将不饱和的空气在总压和湿度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度，称为湿空气的（ ）。 A. 湿球温度； B. 绝热饱和温度； C. 露点 答案： C

8、当干燥为热敏性的湿物料时，可选用（ ）干燥器较适合。 A.气流； B.厢式； C.转简； D.喷雾。 答案： D

9、当干燥一种团块或者是颗粒较大的时物料，要求含水量降至降低时，可选用（ ）干燥器较适合。 A. 厢式； B. 气流； C. 带式； D. 转简 答案： D

10、物料中非结合水与结合水的基本区别在于其产生的水蒸汽压（ ）同温度下纯水的饱和蒸汽压。 A. 大于； B. 小于； C. 等于 答案： C

11、在一定的干燥条件下，物料的临界含水量xC随物料厚度增加而（ ），而所需干燥的时间（ ）。 A. 增加； B. 减少； C. 不变 答案： A、 A

12、物料中结合水与非结合水的基本区别在于其产生的水蒸汽压（ ）同温度下纯水的饱和蒸汽压。 A. 等于； B. 大于； C. 小于 答案： C

13、湿空气在预热过程中不发生变化的状态参数是( )

A. 焓； B. 相对湿度； C. 露点温度； D. 湿球温度。

答案： C

14、空气的湿度H与湿空气下列哪些参数有关：( ) 。 A. 总压及干球温度； B. 总压及湿球温度； C. 总压及露点； D. 湿球温度及焓。 答案： A

15、总压一定的湿空气，其状态参数（t,P水汽,?,H,I,tW）有几个是相互独立( )。 A. 2； B. 3； C. 4； D. 5 ***答案***： B

16、空气的干球温度为ｔ，湿球温度为ｔw ，露点为ｔd ，当空气的相对湿度φ＝80%时，则( ) A. t?tW?td； B. t＞tW ＞td； C. t＜tW＜ td ； D. t＞tW ＝td。 答案： B

17、干燥操作的经济性主要取决于（ ）

A.能耗和干燥速率； B.能耗和热量的利用率； C. 干燥速率； D. 干燥介质。 答案： B

18、湿空气在温度300K和总压1.42MPa 下，已知其湿度H为0.023kg水/kg绝干空气，则其比容?应为（单位均为m/kg绝干空气）( )。

A. 0.0628； B. 1.673； C. 0.0591； D. 0.0224。 答案： A

19、湿物料在指定的空气条件下被干燥的极限含水量称为( )。 A. 结合水； B. 平衡含水量； C. 临界含水量；D. 自由含水量 答案： B

20、大量空气和少量水长期接触后水面的温度等于空气的（ ）。 A. 干球温度； B. 湿球温度； C. 绝热饱和温度；D. 露点温度 答案： B 判断题：

1、（ ）当空气状态一定时，可用物料的平衡含水分来判断干燥能否进行的最大限度。 答案： ×

2、（ ）相对湿度φ值大小表示空气中水分含量的相对大小。若φ为1时，表示此空气吸水汽的能力强。 答案： ×

3、（ ）影响降速干燥速率的主要因素是物料的性质，形状。 答案： √ 答案： √

5、（ ） 在一定温度下，物料中的平衡水分与自由水分的划分只与物料本身性质有关，而与空气状态无关。 答案： √

6、( ) 物料的临界含水量是划分等速干燥和降速干燥阶段的分界点。 答案： √

7、（ ）恒速干燥阶段，所除去的水分为非结合水与结合水分。 答案： ×

8、( ) 对于饱和湿空气，其露点、湿球温度、干球温度为同一数值。 答案： √

9、( ) 湿物料分散的越细。其临界含水量越高。

3H4、 ( ) 干燥过程中，若增大空气出口的湿度H时，可减少空气消耗量，但却使干燥推动力下降。

答案： ×

10、（ ）等速干燥阶段的干燥速率越大，临界含水量越高，降速阶段会较早开始。 答案： ×

11、（ ）工程上采用中间加热干燥流程，好处可以提高热效率。 答案： √

12、（ ）平衡水分是在一定空气状态下，物料可能被干燥的最大限度，（ ）若在同一温度下湿空气的相对湿度减少，其物料的平衡水分也随之减少。 答案： √；√

13、（ ）干燥操作中，湿空气经预热器预热后，湿度增大。 答案： ×

14、（ ）在干燥过程中首先除去的是结合水。 答案： ×

15、（ ）在湿空气的I～H图中，湿空气的绝热冷却线即为等焓线。 答案： √

16、( ) 固体物料的水分蒸发量可用W=G.(w-w)式来计算。 答案： ×

17、( ) 湿基是指水在湿物料中的质量分数。 答案： √

18、（ ）等焓干燥过程又称绝热干燥过程，（ ）也称为理想干燥过程。 答案：√；√

19、（ ）对于空气一水蒸汽系统，当空气的流速较高时，空气的湿球温度近似等于其绝热饱和温度。 答案： √

20、（ ）实际干燥过程是指干燥器有热损失的干燥过程。 答案： √

21、（ ）湿球温度计中的湿纱布的水温恒定时，此温度即为湿空气的湿球温度。 答案： √ 四、简答题

1、有人说：“自由水分即为物料的非结合水分”。这句话对吗？（扼要说明原因） 答案：

不全对。因为物料的自由水分包括非结合水分和能除去的结合水分。

2、 固体物料与一定状态的湿空气进行接触干燥时，可否获得绝干物料？为什么？ 答案：

不行。因物料即使干燥至极限时还含有水分，此水分即为平衡水分。在一定干燥条件下此水分是不能除去的。

3、为什么湿空气不能直接进入干燥器，而要经预热器预热？

答案一是使湿空气的相对湿度下降，目的增大其吸取水汽的能力；二是提高其温度（即增大焓值 ），使其传给物料的热增多，以供给汽化水分所需的热量。

4、物料中的非结合水分是指哪些水分？在干燥过程中能否全部除去？

答案：物料中的非结合水分指机械地附着于固体表面的水分和颗粒堆积层中的大空隙中的水分。这部分水分在干燥过程能能够全部除去。 5、通常物料除湿的方法有哪些？ 答案：

（1）机械去湿：当物料带水较多时，可用机械方法除去大量的水分；（2）吸附去湿：用某种平衡水汽分压很低的干燥剂与湿物料并存，使物料中水分相继经气相而转入干燥剂内。（3）供热干燥：向物料供热以汽化其中的水分。

6、干燥速率对产品物料的性质会有什么影响？

答案：在恒速阶段，物料表面温度维持在湿球温度。因此，即使在高温下易于变质、破坏得物料仍可在恒速阶段采用较高的气流速度，以提高干燥速率和热的利用率，在降速阶段，由于物料温度逐渐升高，物料性质因脱水产生各种物理化学变化，例如在表面形成坚硬的外壳，是干燥无法继续进行或者干裂，起皱等不良现象，常常对降速阶段的干燥条件严格加以控制。 7、 试简要说明湿物料热空气流中的干燥过程？ 答案：

干燥开始时，因物料表面被水分充分润湿，表面形成对应的饱和水气分压＞热空气主体的水汽分压，而表面温度＜热空气温度，故物料表面的水汽即通过气膜向热空气主体扩散，而需要的热量则由空气主体以对流方式通过气膜传至物料表面，并导热方式传至内部。由于表面水汽扩散，使物料表面与内部形成湿度差，这样物料内部的水分就会向表面扩散供给其汽化。随着干燥的不断进行，物料中的水分就会不断的减少而达到产品的含水量。

8、 对流干燥过程的特点使什么？

答案： 对流干燥过程中，物料表面低于气流温度，气体传热给固体；气流中的水汽分压低于固体表面水的分压，水被汽化进入气相，湿物料内部的水分以液态水的形式扩散至表面。因此对流干燥是一热、质反向传递过程。

9、干燥器出口空气的湿度增大（或温度降低）对干燥操作和产品质量有何影响？并说明理由。 答案： 若，湿度H2增大会使露点温度升高，对吸湿性物料，在气流出干燥器进收集装置时，由于温度↓，

↑，则干燥的推动力?H 会减小，延长了干燥时

有可能达到露点温度，会使收集的物料反潮。同时，若H间，造成产量↓或设备尺寸↑。

10、应从哪些方面着手提高干燥器的热效率，？ 答案：

2 可采取废气循环加热冷空气和冷物料，充分利用干燥器排出的的热量，也可对湿物料进行预干燥等；另外减小干燥系统的散热损失等。

11、对空气～水系统，湿球温度为什么可近似当作绝热饱和温度？对空气～苯系统，这两个温度是否也近似相等？ 答案：

（1）湿球温度：tw?t?KH?w?(H(Hw?H)

绝热饱和：tas?t??ascHas?H)，由试验结果证明：对空气～水系统，在气速为3.8～10.2m/s的

?范围内，?KH?0.961.00?，5而cH?1.011.H88，在湿度不大的情况下H＜0.01，

cH?1.01?1.03，故cH??KH。由此可知，对于空气和水系统，湿球温度可近似当作绝热饱和温度。

但对于空气和苯系统，?KH?1.5?2，与cH相差较大，此时湿球温度高于绝热饱和温度。

12、已知:干球温度T,及湿球温度tw、总压P?101.3kPa，在湿度图或焓～湿图上表示空气的状态点（A），并标出其相应的状态参数HA,?A,td（。 露点）??,I（焓）AA13、回答下列问题:（1） 湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等? （2） 湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处? 答案：

（1）对于饱和空气t?tw?td；对于不饱和空气 t＞tw＞td

（2）先预热，其t升高，H不变，而?降低，提高湿空气吸收水份的能力；另外t升高，H不变，则tw↑,可加快水份蒸发速率，提高干燥速率。

14、在湿度图或焓湿图上示意标出新鲜空气经预热再等焓干燥的过程线。若废气与新鲜气按1：2混合使用,示意标出新的预热线和干燥线。 15、 如何测定空气的湿球温度?

答案：湿球温度是指在迅速流动的不饱和空气流中，在绝热热情况下，水或湿纱布（湿物料）达到稳定状态的温度。在湿球温度时，气相向液相的传热速率与液相向气相传质时带走的潜热速率达到平衡，此时液相（水）的温度不再变化。温度计的感温泡用湿沙布包裹，并始终保持表面 湿 润，这样温度计测得温度为湿球温度。 16、说明什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度有什么不同，二者又何关系？

答案：绝热饱和温度：空气和水系统在绝热条件下，在绝热增湿塔中，（空气降温增湿）空气达饱和时的温度。湿球温度：当温包包有润湿沙布空气传给湿布的热量恰好等于水份气化的热量，此时温包中水分的温度为湿球温度。

对于空气－水系统，两者数值恰好相等。对空气-有机液（乙醇、苯等）系统，湿球温度高于绝热饱和温度。

17、 评价干燥器技术性能的主要指标有哪些？

答案：（1）对被干燥物料要有适应性；（2）设备的生产能力要高；（3）能耗的经济性。 18、理想干燥器有哪些假定条件？

答案：（1）干燥过程中物料汽化的水分均在表面汽化阶段除去；（2）设备的热损失及物料温度的变化可忽略；（3）干燥器无外加能量；（4）干燥过程为等焓过程。 19、何谓平衡含水量？自由含水量？

答案：平衡含水量指物料在指定空气条件下的被干燥极限含水量。

自由含水量指所有能被指定状态的空气带走的水分，是干燥过程的推动力。

20、结合水与非结合水，平衡水分与自由水分有何区别？ 答案：结合水与非结合水、平衡水分与自由水分是两种不同的区分；水之结合与否是固体物料的性质，与空气状态无关，而平衡水分与自由水分的区分则与空气的状态有关。 五、计算题：

1、已知湿空气的总压为101.3kPa、干球温度为20℃、相对湿度50%。求其它使空气的状态参数。包括湿度、湿球温度、绝热饱和温度、露点温度、湿比热和焓值。 答案：

解：当t?20℃时的饱和蒸汽压为PS?2.335kPa

H?0.622?pSp??ps?0.622?0.5?2.335101.3?0.5?2.335?0.0072kg/kg

cH?1.01?1.88H?1.01?1.88?0.0072?1.024kJ/kg℃ I?cHt?2492H?1.024?20?2492?0.0072?38.42kJ/kg

对空气～水系统其湿球温度与绝热饱和温度数值上相等，以绝热饱和温度的计算为例，其计算公式为：

tas?t??ascH(Has?H)

设tas?14℃查得饱和蒸汽压表得：?pSp?psas?2448kJ/kg,ps?1.614kPa

Has?0.622?0.622?1.614101.3?1.6142448?0.01kg/kg

tas?t??ascH(Has?H)?20?1.01?1.88?0.0072?(0.01?0.0072)?13.3℃

再设tas?13.5℃查得饱和蒸汽压表得：?pSp?psas?2461.04kJ/kg,ps?1.566kPa

Has?0.622?0.622?1.566101.3?1.5662461.04?0.00977kg/kg

tas?t??ascH(Has?H)?20?1.01?1.88?0.0072?(0.00977?0.0072)?13.8℃

2、总压为1atm、温度为40℃的湿空气，含水量为20?10kg/m湿空气，求：（1）湿空气的相对湿度；（2）将湿空气的相对湿度降至10%，应将湿空气温度上升至多少度？ 答案：

解：（1）对湿空气性质计算及物料衡算均以绝干空气为基准。 1m湿空气中含有水汽的体积为：

3?3320?103?3?w?20?10?3?(1.244?273?40273)?2.853?10?2?2m

331m湿空气中含有干空气的体积为：1?2.853?10?0.9715m

273?40??30.9715m干空气的质量为：0.9715??0.773???1.0962kg

273??由以上数据可求得湿度：H?20?10Hp?3?1.0962?0.01k8gk/g。由t?40℃时的饱和蒸汽压表得

ps?7.37kPa，则??ps(0.622?H)?0.018?101.37.37?(0.622?0.018)?38.7%

（2）湿空气加热过程中，湿度保持不变，其水汽分压也不变 pw?pHp0.622?H?0.018?101.30.622?0.018?2.849kPa当相对湿度为10%时，饱和蒸汽压必须为

s?pw/??2.849/10%?28.49kPa，又饱和蒸汽压表查得相对应的蒸汽温度为67.8℃；所以为使

相对湿度降为10%，必须将温度上升到67.8℃。

3、如图所示，干燥器出口的湿空气经冷却冷凝器去除部分水汽，使其湿度降低后送入预热器作为干燥介质进入干燥器。试在湿度图上表示湿空气在此干燥系统中的变化过程（干燥过程为等焓干燥）

答案：

解：在此循环系统中，湿空气由（t0,H0）状态预热至 （ t1,H1）状态，通过干燥器等焓干燥到 （t2,H2） 状态。此状态湿空气的湿度较大， 在冷却冷凝器 中冷凝部分的水汽使湿度降 至H0GC,X1H1,t1预热器 干燥器 GC,X2 H2,t2H0,t0并且湿空气处于 饱和状态。这一

冷却冷凝器 风机 过程在湿度上表示如图所示。

度图上表示系统中湿空气状态变化过程。

H0,题3图

4、如图所示一常压干燥系统，将干燥器出口废气部分返回与新鲜空气混合后进行预热和等焓干燥过程，试在湿

GC,X1t0Hm ,tm预热器 H0,t1干燥器 GC,X2H2,t2H,t风机 题4图 ?,H2?）5、如图所示一常压干燥器，在干燥器中设置一中间加热器把干燥中的湿空气由（t1?,H1?）加热到（t2，??t1、t2＜t1?，试在湿度图上表示出湿空气状态的变化过程。 其中t2

GC,X2H1?,? t1GC,X1H2,t2H0,t0预热器 H1,t1中间加热器 ?,H2?t2 6、已知湿空气温度为，总压为100kPa，湿球温度为30℃，试计算该湿空气以下诸参数：（1）湿度；（2）相对湿度；（3）露点；（4）焓值；（5）湿比体积。 答案：

解：由饱和水蒸气表查得：tw?30℃时，ps?4.25kPa，汽化潜热为? 在湿球温度下，空气的饱和湿度为： H?0.622pSp?ps?0.622?4.25100?4.25?0.0276kg水/kg干空气

w?2423.7kJ/kg。

w由湿球温度计算式可求得空气的湿度： H?H?1.09(t?tw)?0.0276?1.092423.7(50?30)?0.0186kg水/kg干空气

w?w （2）在干球温度t?50℃时，ps?12.34kPa，由空气湿度计算式可求得该空气中的水汽分压为：

p水汽?Hp0.622?H?0.0186?1000.622?0.0186p水汽ps??2.904kPa

空气的相对湿度：??2.90412.34?23.5%

（３）在露点温度下空气刚好达到饱和态，空气中的水汽分压p水汽?2.904kPa，、即为水在露点下的饱和蒸汽压，查表可得td?23℃。

（４）若以０℃的水及０℃的空气为焓的基准，该湿空气的焓为：

I?(cpg?cpvH)t??0H?(1.01?1.88?0.0186)?50?2500?0.0186?98.8kJ/kg干空气

（５）在压强不太高时，湿空气可视为理想气体，其比容可由下式计算得到：

??22.?4

TT0?p0p1M(?HM水)

气27?350?22.?4?273101.31(?10029?0.01386)0m.9kg5干4空气/187、某常压等焓干燥器，处理量为500g/s，湿物料湿基含水量5%,产品湿基

含水量不高于1%；新鲜空气温度20℃，湿度为0.005kg/kg，空气预热至150℃后进入干燥器，试求：（1）当空气出口温度为40℃时，预热器所需提供的热量；（2）若出口空气在管路与旋风分离器装置中温度下降了10℃，产品是否会发生返潮现象？ 答案：

解：（1）根据预热器的热量衡算得到预热器所需热量为： Qp?L(I1?I0)?LcH(t1?t0)?LcH(t1?t0)

10先求L: 由物料衡算可知：L?W/(Hw1?w21?w22?H1)

W?G1?500?5?1100?1?20.2g/s

等焓干燥：I2?I1，即(1.01?1.88H1)t1?2492H1?(1.01?1.88H2)t2?2492H2

(1.01?1.88?0.005)?150?2492?0.005?(1.01?1.88H2)?40?2492H?H22

?0.0487kg/kgW20.2?10?3 L?H2?H1?0.0487?0.005?0.4625kg/s

cH?cH?1.01?1.88?0.005?1.019kJ/kg℃

10

Qp?LcH(t1?t0)?0.4625?1.019?(150?20)?61.29kJ/s

1（2）干燥器出口温度为40℃，经过管路和旋风分离器后温度下降了30℃，此时若湿空气的水汽分压小于饱和蒸汽压pw?ps，则不会发生返潮现象；查饱和水蒸汽压30℃时，ps?4.25kPa，湿空气出口湿度为0.0487kg/kg

则水汽分压：pw?会发生返潮现象。

Hp0.622?H?0.0487?101.30.622?0.0487?7.36kPa?4.25kPa?ps

8、用连续并流干燥器干燥含水2%物料9000kg/h，物料出口温度分别为25℃、35℃，

产品要求汗水0.2%（湿基，下同）绝干物料比热1.6kJ/kg℃；空气干球温度为27℃，湿球温度为20℃，预热至90℃，空气离开干燥器时温度为60℃；干燥器无额外补充热量，热损失为600kJ/kg；试求：（1）产品量G2；（2）绝干空气用量L和新鲜空气体积流量Vh；（3）预热器耗热量；（4）热效率；（5）判断产品是 否会发生返潮现象。 答案：

解：（1）产品量根据物料衡算可直接计算： G2?G11?w11?w2?9000?100?2100?0.2?8837.68kg/h

（2）绝干空气用量L和新鲜空气体积流量Vh

首先确定空气出口状态，本题非等焓干燥，且空气出口温度t2已知，可用解析法确定空气出口湿度。 I2?I1H2?H1?c1tM1?qd??q?? （1）

计算?值，根据已知条件水分蒸发量为

W?G1?G2?9000?8837.68?162.32kg/h CM?(1?0.2%)?1.6?0.2%?4.2?1.605kJ/kg℃

2?q?q1?qM?q1?G2CM2(tM1?tM2)W?600?8837.68?1.605?(35?25)162.63

?1473.97kJ/kg水干燥器无额外补充能量qd?0，将以上数据带入?计算式，得： ??4.2?25?0?1473.97??1368.97kJ/kg水

由新鲜空气的干球温度和湿球温度从湿度图上查得H0?H1?0.012，代入（1）式得：

(1.01?1.88H2)?60?2492H2?(1.01?1.88?0.012)?90?2492?0.012H2?0.012??1368.97

?H2?0.0198kg/kgWH2绝干空气量：L??H1?162.320.0198?0.012?2.08?10kg/h

4?新鲜空气的比体积：

H0?(0.773?1.244H0)273?t0273273?27273?0.8659m/kg3

?(0.773?1.244?0.012)?新鲜空气的体积流量为： Vh?L?（3）预热器耗热量

H?2.08?10?0.8659?1.80?10m/h

0443 Qp?LcH(t1?t0)?2.08?10?1.033?(90?27)?1.354?10kJ/h?376kW

146（4）热效率： ?h?Q?Q?W(?0?cwt2?c1tw)Q

由湿度图查得：t1?90℃，H1?0.012kg/kg可查得：tw?35℃， 无额外补充能量Q?Qp，则热效率为：

W(?0?cwt2?c1tw)Q(2492?1.88?60?4.2?35)?162.321.354?106?h??

?29.5%（5）产品是否返潮：

湿空气出口状态为：t2?60℃，HHp22?0.0198kg/kg，饱和蒸汽压为ps?19.92kPa

其水汽分压为：pw?20.622?H?0.0198?101.30.622?0.0198?3.125kPa

?pw?ps，∴不会发生返潮现象。

9、某干燥器的操作压强为79.98kPa，出口气体的温度为60℃，相对湿度70%，将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气混合，使进入干燥器的气体温度不超过90℃，相对湿度为12%。已知新鲜空气的质量流率为0.5025kg/s，温度为20℃，湿度为0.005kg水/kg干空气，试求：（1）新鲜空气的预热温度及空气的

循环量；

（2）预热器提供的热量为多少？若将流程改为先混合后预热，所需热量是否变化？ 答案： 解：

在新鲜空气中，干空气的流量

VR,t2

V,t0 t1 VmV,t2

V?V?1?H0 ?0.50251?0.005 /s?0.5kg干空气水在t2?60℃时的饱和蒸汽压为19.91kPa，出口气体的湿度为：

H2?pS?0.622?p??ps0.7?19.910.6?22?0.k1g水313k干g空/气

79.9?80?.719.91水在tm?90℃时的饱和蒸汽压为70.09kPa，出口气体的湿度为：

Hm?mpS?0.622?p??mps0.12?70.090.6?22?0.k0g水731kg干空/气

79.9?80.?1270.09 以混合点为控制体，对水分做物料衡算，可求出循环气量为： VH0?VRH2?(V?VR)Hm

0.005)?0.58k5g干空气0.0731 VR?VHm?VH0H2?H?0.5?(0.07?31m0.131?3/s

以混合点为控制体做热量衡算，可求出新鲜空气的预热温度为

VI1?VRI2?(V?VR)Im V?(1.01?1.88H1)t1?2500H1??VR?(1.01?1.88H2)t2?2500H?(V?VR)?(1.01?1.88Hm2?

)tm?2500H2m?m将V?0.5,H1?0.005,VR?0.585,H热温度为：t1?133.3℃ 预热器所提供的热量为：

?0.1313,H?0.0731,tm?90℃代入上式，求得空气的预

Q?V(1.01?1.88H1)(t1?t0)?0.5?(1.01?1.88?0.005)?(133.3?20)?57.7kW

若流程改为新混合后预热，所需热量为：Q?(V?VR)Im?VRI2?VI0 所需热量相同

10、某湿物料用热空气进行干燥，空气的初始温度为20℃，初始湿含量为0.006kg水/kg干空气，为保证干燥产品质量，空气进入干燥器的温度不得高于90℃。若空气的出口温度选定为60℃，并假定为理想干燥器，试求：将空气预热至最高允许温度90℃进入干燥器，蒸发每千克水分所需要的空气量及供热量各位多少？热效率为多少？ 答案：

解：（1）对于理想干燥器，气体状态的变化是等焓的，即

(1.01?1.88H1)t1?2500H1?(1.01?1.88H2)t2?2500H?H22?(1.01?1.88H1)t1?2500H1?1.01t21.88t2?2500(1.01?1.88?0.006)?90?2500?0.006?1.01?601.88?60?2500

??0.0177kg水/kg干空气蒸发每千克水分所需要的空气量为： VW?H21?H1?10.0177?0.006?85.5kg干空气/kg水

蒸发每千克水分所需要的供热量为：

Q?VW(1.01?1.88H1)(t1?t0)3

?85.5?(1.01?1.88?0.006)(90?20)?6.11?10kJ/kg水t1?t2t1?t090?6090?20此干燥过程的热效率为：????0.429

11、采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理量2000㎏，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20℃，湿度H0=0.009kg水/kg绝干空气

经预热器加热至120℃后进入干燥器中，离开干燥器是废气温度为40℃，若在干燥器中空气状态炎等焓线变化。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%

3时的产品量；（4）若鼓风机装在新鲜空气的入口处，风机的风量应为多少m/s？ 答案：

解：（1）水分蒸发量：W?G1w1?w21?w2?20003600?0.4?0.051?0.05?0.205kg/s

（2）绝干空气消耗量L：L?WH2

?H1 ∵等焓干燥，∴ I1?I2 即：

(1.01?1.88H1)t1?2490H1?(1.01?1.88H2)t2?2490H?H22?(1.01?1.88H1)t1?2490H1?1.01t21.88t2?2490(1.01?1.88?0.009)?120?2490?0.006?1.01?401.88?40?2490

??0.041kg水/kg绝干空气则蒸发0.205kg/s的水分所消耗的绝干空气量为：

L?WH2?H1?0.2050.041?0.009?6.406kg绝干空气/s

干燥收率为95%时的产品量：

假定干燥过程中无物料损失，则干燥产品量为： G2?G1?W?2000/3600?0.205?0.351kg/s

或者：G2?G11?w11?w2?20003600?1?0.41?0.05?0.351kg/s

干燥收率的定义为：??实际产品量理论产品量?100%

收率为95%的干燥产品量为：

??G2??0.351?95%?0.333kg/s G2风机的风量：鼓风机装在新鲜空气入口处，故所输送空气的温度为20℃，湿度为H0=0.009kg水/kg绝干空气，此状态下空气的湿比容为：

?H?22.4?TT0?p0p(1M129气?HM水)

?22.4?273?20273?(?0.00918)?0.842m/kg绝干空气3由计算得知完成给定生产任务所需绝干空气量为L?6.406kg绝干空气量，则其体积流量为 V?L?H?6.406?0.842?5.394m3/s

12、有一常压绝热干燥器，已知空气进入加热器前的状态为t0?20℃，?0?30%，出干燥器的状态为：t0?80℃， H2=0.02kg水/kg干空气，湿物料处理量为5000㎏/h，含水w1?0.2，要求干燥产品含

水w2?0.02（均为湿基含水量）。

试求：（1）离开预热器时空气的温度和湿度；

（2）预热器中用??2250kJ/kg的水蒸汽（饱和）加热湿空气，求饱和水蒸汽的用量（预热器损失为换热量的5%） 答案：

解：（1）离开预热器时空气的温度和湿度（20℃水的饱和蒸汽压为2.33kPa H1?H?0.622?0pSp??0ps0?0.622?0.30?2.33101.3?0.30?2.33?0.004kg水/kg干空气

干燥器绝热，则干燥过程近似为等焓过程，即：I1?I2

?????降?100055?1.1GCAN恒???X1?X?C??XClnXXC2??? 则：??0.125?? 0.15?0.125??0.125?ln???0.005???7.06h20、一理想干燥器在总压100kPa下将物料有含水50%干燥至含水1%，湿物料的处理量20kg/s为。室外空气温度为25℃，湿度为0.005kg水/kg干气，经预热后送入干燥器，废气排出温度为50℃，相对湿度为60%。试求：（1）空气用量；（2）预热温度；（3）干燥器的热效率。 答案： 解：（1）X1?w11?w1w21?w2?0.51?0.50.011?0.01?1kg水/kg干料

X2???0.0101kg水/kg干料

GC?G(1?w1)?20?(1?0.5)?10kg干料/s 查焓～湿图：t2?50℃，?2?60%时，HGC(X1?X2)H22?0.0495kg水/kg干气

则： V干??H1?10?(1?0.0101)0.0495?0.005?222kg干气/s

V?V干(H1?1)?222?(1?0.005)?223kg/s （2）∵ 理想干燥器内进行的过程为等焓过程，∴ I1?I2

(1.01?1.88H1)t1?2490H1?(1.01?1.88H2)t2?2490H

2?t1?(1.01?1.88H2)t2?2490(H1.01?1.88H12?H1)

?(1.01?1.88?0.0495)?50?2490?(0.0495?0.005)1.01?1.88?0.005?162.8C

?干燥器热效率：???w(H2?H1)

I1?I0?2395kJ/kg

查得：t2?50℃，?2?60%时，tw?42℃，?wI1?I0?(1.01?1.88H0)(t1?t0)?(1.01?1.88?0.005)?(162.8?25)?140.47kJ/kg干料 ∴ ??

2395?(0.04?95140.470.005)?75.87 %

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