化工原理复习必看 干燥(2)

① 喷雾干燥器：干燥速率快，干燥时间短(仅5~30s)，特别适用于热敏性物料的干燥；能处理低浓度溶液，且可由料液直接得到干燥产品。

② 气流干燥器：颗粒在管内的停留时间很短，一般仅2s左右。在加料口以上1m左右，物料被加速，气固相对速度最大，给热系数和干燥速率也最大，是整个干燥管最有效的部分。

③ 流化床干燥器：气速较气流干燥器低，停留时间长(停留时间可由出料口控制)。

基础知识测试题

一、选择题

1. 将充分润湿的物料置于高温气体中，气体的运动速度很小，可近似地视为静止。当物料温度达到稳定时，物料温度?与湿球温度tw相比较，正确的是( )。

(A)

??tw (B) ??tw

(C)

??tw

(D)

??tw?kH?Hw?H??rw/??

2. 不饱和湿空气在预热过程中，湿度( )，相对湿度( )，焓( )。 (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定 3. 在总压一定的条件下，以下参数对中不能确定空气的露点的是( )。 (A) 干球温度与湿球温度 (B) 湿球温度与焓 (C) 湿度与相对湿度 (D) 绝热饱和温度与湿度

4. 对某空气—水系统，空气的相对湿度为50%，则该空气的干球温度t，湿球温度tw，绝热饱和温度tas及露点温度td之间的关系为( )。

(A) t?tw?tas?td (C) t?tw?tas?td

(B) t?tw?tas?td (D) t?tw?tas?td

5. 将不饱和空气在恒压下冷却至露点温度以下，则相对湿度( )，湿度( )，湿球温度( )。

(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定

6. 在一定空气状态下，用对流干燥方法将某湿物料干燥至低于临界含水量，能除去的水分为( )，不能除去的水分为( )；在恒速段除去的水分为( )，在降速段除去的水分为( )。

(A) 平衡水分 (B) 结合水分 (C) 非结合水分 (D) 自由水分

7. 在一定的干燥速率下，同一物料的厚度增加，物料的临界含水量( )，干燥所需的时间( )；干燥压力、物料厚度、物料与空气的接触方式及空气的湿度不变，提高空气的温度，则恒速段的干燥速率( )，物料的临界含水量( )，物料中的平衡水分( )。

(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确定

8. 在恒定干燥条件下，将含水25%(湿基，下同)的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定。当干燥至含水8%时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.08%，则物料的临界含水量为( )，平衡含水量为( )。

(A) 25% (B) 8% (C) 0.08% (D) 7.92%

9. 用一定状态的空气(湿球温度为tW，露点为td)干燥某物料。已知物料的临界含水量为20%(湿

基)。现将该物料从初始含水量0.3(干基，下同)干燥至0.23，则此时物料表面温度?满足( )；若将物料进一步干燥至0.05，则物料表面温度?满足( )。

(A) (D)

??tW ??td

(B)

??tW

(C)

??tW ??td

(E)

??td

(F)

10. 用空气作介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间，则可采取的措施是( )。

(A) 提高空气的温度 (B) 增大干燥面积、减薄物料厚度 (C) 提高空气的流速 (D) 降低空气的相对湿度

二、填空题

1. 干燥过程是_________相结合的过程，传质方向为________，传热方向为__________。 2. 在总压101.33 kPa，温度20℃下(已知20℃下水的饱和蒸汽压为2.334 kPa)，某湿空气的水汽分压为1.603 kPa，现空气温度保持不变，将总压升高到250 kPa，则该空气的水汽分压为________。

3. 当湿空气的总压一定时，相对湿度?仅与________及________有关。 4. 恒速干燥阶段物料表面的温度等于________________________________。 该阶段除去的物料中的水的平衡蒸汽压等于_____________________________。影响恒速阶段干燥速率的因素的有_______________________________________________________________。

5. 已知在常压、25℃下水分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X??100%?0.025kg水/kg绝干料；相对湿度??50%时， 平衡含水量 X?0.009kg水/kg

*绝干料。现将湿基含水量为20%的该物料，与25℃、??50%的空气接触， 则该物料的自由含水量为_________kg水/kg绝干料，非结合水分量为_________kg水/kg绝干料。

6. 进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定。若干燥器内部无补充加热，则气体离开干燥器的湿度H越大，干燥器的热效率越 ，传质推动力越_______。

7. 降低废气出口温度可以提高干燥器的热效率，但废气在离开设备之前的温度的限制是________，原因是_____________。

8. 在测量湿球温度时，空气速度需大于5 m/s，这是为了 。

9. 物料的平衡水分一定是___________水分；物料的非结合水分一定是_____________水分。 10.当某物料的干燥过程存在较长的降速阶段时，气流干燥器和流化床干燥器两者中选用________ 较为有利，原因是_____________________________________。

基础知识测试题参考答案

一、选择题 1. A 2. C；B；A 3.B 4..B 7. A；A；A；A；B 8.B；C 9.C；A 二、填空题

1. 热量传递与质量传递；固相至气相；气相至固相 2. 2.334 kPa 3. H；t

5.A；B；B 6. D；A；C；CD 10.B

4. 干燥介质(热空气)的湿球温度；同温度下纯水的饱和蒸汽压；空气的状态、流速、空气的流向

*5. 自由含水量 X-X=0.25-0.009=0.241，非结合水量 X-X??100%=0.25－0.025=0.225

*6. 大；小

7. 气体温度不降至露点；原因是空气温度小于或等于露点时，会在分离设备及管道中析出水分，使产品返潮，甚至堵塞设备或管道。

8. 减少辐射和热传导的影响，使测量结果较为精确 9. 结合；自由

10.流化床干燥器；降速阶段干燥速率慢，需要较长的干燥时间，而气流干燥器的气速高，约在10~20m/s以上，物料在其中的停留时间短(一般仅约2s)，流化床干燥器的气速低，使物料处于流化阶段，可获得足够的停留时间。

解题实例

14-1 湿空气的性质

某干燥作业如附图所示。现测得温度为50℃，露点为20℃，湿空气流量为1 000 m3/h的湿空气在冷却器中除去水分2.5 kg/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与湿度；(2) 出预热的空气的相对湿度。

?W?2.5 kg/h冷却器t2H2预热器t1?30 Ctd1?20 oCqV1?1000 m3/ho干燥器t3?60 oC?3

习题14-1 附图

思路分析：本题主要考察空气的各参数间的关系。详细分析过程如下：

空气冷却后析出水分状态2的空气为饱和湿空气t2=与p水汽,2对应的饱和温度W1??W?W?H1?VVp水汽,2H2?0.622p?p水汽,2H2?预热前后空气的水汽分压不变td1?|t?td1?100%p水汽,2H1t1qvH1V?V1qV1vH1

p水汽,3?p水汽,2pS3=t3下水的饱和蒸汽压?3?p水汽,3/ps3

解：(1) 查教材上册(p264) 20℃时水的饱和蒸汽压pd?2.338kPa 状态1的空气的湿度

H1?0.622状态1的空气的比体积

2.338pd?0.0147kg水/kg干气 ?0.622?101.3?2.338p?pd?H?(2.83?10?3?4.56?10?3H1)(t?273)

1 ?(2.83?10?3?4.56?10?3?0.0147)?(30?273)

83/kg干气 ?0.87m

干空气的质量流量

V?qV11000??1.14?103kg干气/h vH10.878?W2.5?0.0147??0.0125 kg水汽/kg干气 V1.14?103出冷却器的空气的湿度

H2?H1?因为出冷却器的空气被水汽饱和，故td2?t2，p水汽,2?pS2，从而有

H2?0.622pS2

p?pS2pS2

101.3?pS2

0.0125?0.622解得： pS2?1.99kPa 6查教材上册(p264)水的饱和温度t2?17.5℃。

(3) 查教材上册(p264) 60℃水的饱和蒸汽压 pS2?1.991 kPa

?3?p水汽,3ps3?pS21.996??10.0% ps319.9114-2 间歇干燥过程的干燥时间(物料的含水量以自由含水量表示)

某厢式干燥器内有盛物浅盘50只。盘的底面积为70 cm×70 cm，每盘内堆放厚20 mm的湿物料。湿物料的堆积密度?m为1 600 kg/m3，含水量由0.5 kg水/kg干料干燥至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%，气速为2 m/s。物料的临界自由含水量为0.3 kg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。

思路分析：本题为恒定干燥条件下的干燥过程，首先要判断干燥过程所经历的阶段，然后根据已知条件求解。详细分析过程如下：

X1?0.5

恒速段?1XC?0.3降速段?2X2?0.005

?1?

GcX1?XcA(NA)C?2?GcXcXlncA(NA)CX2

(NA)C??(t?tw)/rwt?77oC??10%G???u?解：以一只盘为基准进行计算

在I-H图中作等I线与确定空气的??1相交状态(H等)tW1?H?Hu??0.0143(G?)0.8

G?Ah?m?0.7?0.7?0.02?1600?15.68kg

Gc?G15.68??10.45 kg干料

1?X11?0.5

o??10%时，H?0.0268kg水汽/干气，查教材下册(p238)焓-湿度图，得t?77C，tW?38℃，

查教材上册(p265)rW?2411kJ/kg。

?H?(2.83?10?3?4.56?10?3H)?(t?273)

?(2.83?10?3?4.56?10?3?0.0268)?(77?273)

?1.03 m3/kg干气

湿空气的密度

??1?H?H?1?0.0268?0.997kg/m3

1.03湿空气的质量流量

对流给热系数

G???u?0.997?2?1.99kg/(m2?s)

??0.0143(G?)0.8?0.0143?(1.99)0.8

82?s?℃)=89.3 kJ/(m2?h?℃) ?0.024kJ/(m

恒速段干燥速率

(NA)C??rw(t?tw)?89.3?(77?38)?1.445 kg/(m2?h) 2411恒速段所需干燥时间

?1?GcX1?Xc10.450.5?0.3???2.95h

A(NA)C0.7?0.71.44510.450.30.3GcXcX?ln?18.13h lnc?0.005A(NA)CX20.7?0.71.445降速段所需干燥时间

?2?干燥一批物料所需总时间 ???1??2?2.95?18.13?21.08h

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