化工原理第二版下冊答案(柴誠敬主編)-資料下載頁

　　

【正文】 當℃、絕干氣時，空氣的焓為 將以上值代入式（a）及式（b）中，即 分別解得：kg/kg絕干氣 kJ/kg絕干氣由 得 ℃混合氣體中的水汽分壓 解出 ℃時水的飽和蒸汽壓為所以混合氣體的相對濕度為 （2）將此混合氣加熱至多少度可使相對濕度降為10%故 ℃。 ℃。5．干球溫度為20 ℃、 kg水／kg絕干氣的濕空氣通過預熱器加熱到80 ℃后，再送至常壓干燥器中，離開干燥器時空氣的相對濕度為80%，若空氣在干燥器中經歷等焓干燥過程，試求：（1）1 m3原濕空氣在預熱過程中焓的變化；（2）1 m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分量。 解：（1）1 m3原濕空氣在預熱器中焓的變化。 當℃、kg/kg絕干氣時，由圖113查出kJ/kg絕干氣。 當℃、kg/kg絕干氣時，由圖113查出kJ/kg絕干氣。 故1 kg絕干空氣在預熱器中焓的變化為： 原濕空氣的比體積： 故1 m3原濕空氣焓的變化為； （2）1 m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分。 由℃、kg/kg絕干氣在HI圖上確定空氣狀態點，由該點沿等I線向右下方移動與線相交，交點為離開干燥器時空氣的狀態點，由該點讀出空氣離開干燥器時的濕度kg/kg絕干氣。故1 m3原空氣獲得的水分量為： 6. 用4題（1）的混合濕空氣加熱升溫后用于干燥某濕物料，濕物料流量為1 000 kg/h，假設系統熱損失可忽略，干燥操作為等焓干燥過程。試求（1）新鮮空氣耗量；（2）進入干燥器的濕空氣的溫度和焓；（3）預熱器的加熱量。 解：（1）新鮮空氣耗量 蒸發水量 絕干空氣用量 新鮮空氣用量 （2）進入干燥器的濕空氣的溫度和焓由于干燥過程為等焓過程，故進出干燥器的空氣的焓相等。 將kg/kg絕干氣代入，解出： ℃ 所以，℃， kJ/kg絕干氣。 （3）預熱器的加熱量 7．在常壓下用熱空氣干燥某濕物料，濕物料的處理量為l 000kg/h，溫度為20 ℃，含水量為4％(濕基，下同)，％，物料離開干燥器時溫度升至60 ℃， kJ／(kg絕干料．℃)?？諝獾某跏紲囟葹?0 ℃，相對濕度為50％，將空氣預熱至100 ℃進干燥器，出干燥器的溫度為50 ℃， kg/kg絕干氣，干燥器的熱損失可按預熱器供熱量的10％計。試求（1）計算新鮮空氣的消耗量；（2）預熱器的加熱量Qp；（3）計算加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數；（4）干燥系統的熱效率。 解：（１）新鮮空氣消耗量，即 絕干物料 所以 20 ℃時空氣的飽和蒸汽壓為 （2）預熱器的加熱量Ｑp，用式 1131計算Ｑp，即 （3）加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數 加熱物料耗熱總耗熱量加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數： （4）干燥器的熱效率，若忽略濕物料中水分帶入系統中的焓，則用式1137計算干燥系統的熱效率。 8. 用通風機將干球溫度、焓絕干氣的新鮮空氣送入預熱器，預熱到后進入連續逆流操作的理想干燥器內，空氣離開干燥器時相對濕度。濕物料由含水量被干燥至含水量，每小時有9 200 kg濕物料加入干燥器內。試求（1）完成干燥任務所需的新鮮空氣量；（2）預熱器的加熱量；（3）干燥器的熱效率 解：（1）新鮮空氣耗量 絕干物料流量 根據℃、kJ/kg絕干氣，求出kg/kg絕干氣 根據℃、求出kJ/kg絕干氣理想干燥器，所以 絕干氣 （a） （b）設溫度，查水蒸氣表得相應的飽和蒸汽壓ps，由（a）式求濕度，再代入（b）式反求溫度，若與初設值一致，計算結束。若與初設值不一致，則需重復以上步驟。解得：，對應的飽和溫度為：℃，絕干氣絕干空氣消耗量 新鮮空氣消耗量 （2）預熱器的加熱量 （3）干燥器的熱效率 本題亦可利用圖求。 9. 在一常壓逆流的轉筒干燥器中，干燥某種晶狀的物料。溫度、相對濕度=55%的新鮮空氣經過預熱器加熱升溫至后送入干燥器中，離開干燥器時的溫度。預熱器中采用180 kPa 的飽和蒸汽加熱空氣，預熱器的總傳熱系數為85 W/(m2K) ，熱損失可忽略。濕物料初始溫度℃、濕基含水量=；干燥完畢后溫度升到＝60℃、濕基含水量降為=。干燥產品流量=1 000 kg/h，絕干物料比熱容絕干料℃），不向干燥器補充熱量。轉筒干燥器的直徑D= m、長度Z=7 m。干燥器外壁向空氣的對流—輻射聯合傳熱系數為35 kJ/（m2h℃）。試求（1）絕干空氣流量；（2）預熱器中加熱蒸汽消耗量；（3）預熱器的傳熱面積。 解：（1）絕干空氣流量 絕干物料流量水分蒸發量 查出25 ℃ Pa，故新鮮空氣的濕度為： 對干燥器做水分的衡算，取為1 h基準，得： （a） 對干燥器做熱量衡算得： 其中 題給 kJ/（kg絕干料℃） 題給 kJ/(m2h℃)∴ 將以上諸值代入熱量衡算式，得： 整理得 （b） 聯立式（a）和式（b），解得 kg/kg絕干氣 kg絕干氣/h （2）預熱器中加熱蒸氣消耗量 加熱蒸氣壓強為180 kPa， kJ/kg，T= ℃。預熱器中消耗熱量的速率為： 其中 ∴ 加熱蒸氣消耗量=kg/h （3）預熱器的傳熱面積 10．采用常壓并流干燥器干燥某種濕物料。將20 ℃，物料出干燥器的溫度是40℃，濕物料處理量為250 kg/h， kJ/（kg絕干料℃）?？諝獾某跏紲囟葹?5 ℃， kg水/kg絕干氣，將空氣預熱至100 ℃進干燥器，在干燥器內，空氣以一定的速度吹送物料的同時對物料進行干燥?？諝獬龈稍锲鞯臏囟葹?0 ℃。 kW。試求（1）新鮮空氣消耗量；（2）單位時間內預熱器消耗的熱量（忽略預熱器的熱損失）；（3）干燥器的熱效率；（4）若空氣在出干燥器之后的后續設備中溫度將下降10 ℃，試分析物料是否會返潮。解：（1）新鮮空氣消耗量對非理想干燥器，需聯解物料衡算和熱量衡算方程求出。由物料衡算式 得 （a）由熱量衡算式 其中： 代入上式，得 （b）聯解（a）式和（b）式，得kg/kg絕干氣， 新鮮空氣消耗量為 （2）單位時間內預熱器消耗的熱量Ｑp kJ/h= kW （3）干燥器的熱效率 （4）若空氣在出干燥器之后的后續設備中溫度將下降10℃，物料是否會返潮用圖查，下，空氣的露點為26 ℃，而物料降溫10 ℃后為30 ℃，所以物料應該不會返潮。11．對10 kg某濕物料在恒定干燥條件下進行間歇干燥， m的淺盤中，溫度=75 ℃，濕度= kg/kg絕干氣的常壓空氣以2 m/s的速度垂直穿過物料層?，F將物料的含水量從= kg/kg絕干物料干燥至= kg/kg絕干物料，試求（1）所需干燥時間；（2）若空氣的t、H不變而流速加倍，干燥時間如何改變？（3）若物料量加倍，而淺盤面積不變，所需干燥時間又為多少？（假設三種情況下干燥均處于恒速干燥階段。） 解：（1）恒速段干燥速率 由空氣℃，kg/kg絕干氣，查圖得℃，相應水的汽化熱，空氣對物料的對流傳熱系數： 濕空氣的質量速度：濕空氣密度： 濕空氣比體積： 恒速干燥段時間： （2）空氣氣速加倍后 kg/（m2s） kg絕干料/m2，不變 恒速干燥時間： （3）物料加倍后，加倍12．在恒定干燥條件下進行間歇干燥實驗。 m2，絕干物料質量為15 kg， kg。假設在實驗范圍內，物料的干燥速率與含水量呈線性關系。 h。試求在相同干燥條件下， kg干燥至17 kg需要多少時間。解：設干燥速率與物料含水量之間的關系為： （a）因為時， 據題意 代入（a）式，得 所以 分離變量積分，得將，代入得 所以，當時13. h恒定條件下的干燥后，含水量由＝ kg/kg絕干料降至= kg/kg 絕干料，已知物料的臨界含水量＝ kg/kg絕干料、平衡含水量＝ kg水分/kg絕干料。假設在降速階段中干燥速率與物料的自由含水量（）成正比。若在相同的干燥條件下，要求將物料含水量由＝ kg水分/kg絕干料降至39。= kg水分/kg絕干料，試求所需的干燥時間。 解：恒速干燥階段干燥時間： 降速干燥階段干燥速率與物料的自由含水量（—）成正比，因此，臨界點處： 降速段干燥時間： 總干燥時間： 將第一次干燥實驗的數據代入，解得 第二次干燥實驗的條件與第一次相同，即、S、均不變， 不變。所以，第二次干燥實驗的干燥時間為： 52