1、一、填空题 1. 在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越_. *答案* 大 2. 恒速干燥阶段物料表面的温度等于_。 *答案* 干燥介质一热空气的湿球温度 3.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属_。 *答案* 传质过程 4.相对湿度 值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当 值大时，表示该湿空气的吸 收水汽的能力_。 *答案* 小 5.湿空气通过预热器预热后，其湿度_，热焓_，相对湿度 _。(增加、减少、不变) *答案* 不变、增加、减少 6. 某物料含水量为0.5 kg 水.kg 绝干料，当与一定状态的空气接触时，测出平衡水分为 0.1kg 水.kg 绝干料，则此物料的自由水分为
2、_。 *答案* 0.4 kg 水.kg 绝干料 7. 已知在50、P1atm 时空气中水蒸汽分压 Pw =55.3mmHg，则该空气的湿含量 H；相对湿度 ；（50时,水的饱和蒸汽压为 92.51mmHg） *答案* 0.0488， 0.598 8在一定的干燥条件下，湿物料中能被除去的水分称为 ；若要获得绝干物料，所采用干 燥介质的相对湿度应为。 *答案* 自由水分； 零 9.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为_；首先除去的水 分为_；不能用干燥方法除的水分为_。 *答案*自由水分；非结合水分；平衡水分 (以上2题二选一) 10.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈
3、_，表明空气的吸湿能力愈 _，所以湿空气在进入干燥器之前都要经_。 *答案*低、 强、预热器预热 11.固体物料的干燥，一般分为_ _和_两个阶段。 *答案* 恒速和降速 15.若将湿空气的温度降至其露点以下，则湿空气中的部分水蒸汽 _。 *答案*冷凝析出 16.对于不饱和湿空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度 t，湿球温度 tw和露点 td 间的关系是_；对于饱和湿空气，三者的关系为。 *答案* tt wt d t=tw=td 8一干燥器要将某固体物料中水分除去，若干燥器生产能力及进出干燥器的空气温度一定， 则冬季的空气消耗量较，夏季的空气消耗量较。 *答案* 小； 大 9. 干燥进行的
4、必要条件是物料表面所产生的水汽压力_干燥介质中水汽的分 压。 *答案* 大于 10. 作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_。 *答案* 降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓） 11、某状态下空气的干球温度为 t，湿度为 H kg 水/kg 干空气，空气的干球温度等于露 点时，其相对湿度_。 *答案* 100% 12. 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 X =0.02kg 水.kg 绝干料；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 绝干料,令其与25,=40的空气接触,
5、 则该物料的自 由含水量为kg 水.kg 绝干料, 结合水含量为kg 水.kg 绝干料, 非结合水的含量为kg 水.kg 绝干料。 *答案* 自由含水量 X-X =0.23-0.007=0.223； 结合水量为 X =0.02 非结合水量 X-X =0.23-0.02=0.21 二、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.作为干燥介质的热空气，一般应是（）的空气。 A.饱和； B.不饱和；C.过饱和 *答案*B 3.影响恒速干燥速率的主要因素是（） 。 A.物料的性质；B.物料的含水量； C.空气的状态 *答案*C 4.影响降速干燥阶段干燥速率的主
6、要因素是（） 。 A.空气的状态；B.空气的流速和流向； C.物料性质与形状。 *答案* C (以上2题二选一) 1 空气的干、湿球温度差越小,表明空气( )。 (A)越干燥； (B)越潮湿 (C)热焓越高； (D)热焓越低 *答* B 2、露点是指空气的总压恒定， （）的情况下冷却至饱和时的温度。 （A）相对湿度不变（B）焓不变 (C) H 不变(D)水汽分压不变 *答* C 3干燥器出口气体状态的限制条件是:气体在离开设备之前( )。 (A)不降至湿球温度； (B)不降至露点 (C)不降至绝热饱和温度； (D)不降至空气的初始温度 *答* B 4 干燥计算中,湿空气的热焓是以( )为基础的
7、。 (A)1kg 湿空气； (B)1kg 干空气 (C)1kg 饱和湿空气； (D)4mol 干空气 *答* B 5气体湿比容定义为( )所占有的体积。 (A)1kg 湿空气； (B)1kg 干气及其带有的 Hkg 湿汽共同 (C)1kg 湿气体中绝干空气； (D)1kg 湿气体中湿分 *答* B 6 气体的相对湿度是指在一定的总压下湿气体中的湿分蒸汽压与( )之比。 (A)气体的总压； (B)湿分在 tw 下的饱和蒸汽压 (C)湿分在 td 下的饱和蒸汽压； (D)湿分在 t 下的饱和蒸汽压 *答* D 7 湿空气经过预热器用饱和水蒸汽间接加热,温度升高,相对湿度( )。 (A)增加； (B
8、)减小； (C)不变； (D)不确定 *答* B 8 为了测准空气的湿球温度,应将干湿球温度计放在( )。 (A)不受外界干扰的静止空气中 ； (B)气速5m/s 的空气中 (C)气速5m/s 辐射传导可忽略处 *答* D 9 对一定湿度的气体,固定气体的温度,增大总压,其相对湿度( )。 (A)增大 ； (B)减小； (C)不变； (D)或增大或减小 *答* A 10 不饱和湿空气的干球温度 ,湿球温度 ,露点 三者间的关系为( )。 (A)(B)(C)(D)t=tw=td *答* A 11 物料含自由水分和平衡水分的相对多少取决于( )。 (A)物料含结合水分的多少 ； (B)物料含非结合
9、水分的多少 (C)干燥介质的温度 ； (D)干燥介质的相对湿度 *答* D 三、判断题 40.在一定的温度下，物料中的结合水分与非结合水分的划分只与物料本身性质有关，而与 空气状态无关。 （ ） 41.绝热干燥过程又称为等焓干燥过程或理想干燥过程。 （ ） 42.平衡水分一定是结合水分，非结合水分一定是自由水分。 （ ） 43.水之结合与否是固体物料的性质，与空气状态无关。 （ ） 44.物料的平衡水分与空气状态无关。 （ ） 45.对指定的物料，速率曲线不随空气条件的变化而变化。 （ ） 46.在高温下易于变质、破坏的物料不允许在恒速阶段采用较高的气流温度。 （ ） 47.在连续干燥器和间歇
10、干燥器内，干燥过程均存在恒速阶段。 （ ） 四、计算题 1、一常压干燥器，处理湿物料量为2000kgh -1，要求含水量从30%降至3%（湿基） 。干燥 介质为湿空气，其初温为25 oC，相对湿度为40%，经预热后温度为90 oC，湿空气在干燥器 中为等焓过程，废气离开干燥器时的温度为50 oC。试求空气的消耗量和预热器的加热量。 已知25 oC 水的饱和蒸汽压为3.168 kPa，当地大气压为100 kPa。 解： GC=G1（1- 1）=2000（1-30%）=1400.h -1 X1= 1（1- 1） -1=30%（1-30%） -1=0.429 X2= 2（1- 2） -1=3%（1-
11、3%） -1=0.0309 W=GC（X 1-X2）=557.3.h -1 H0=0.622.PS（P 总 -PS） =0.6220.43.168（100-0.43.168） -1=0.008 I1=（1.01+1.88H 0）t 1+2490H0 I2=（1.01+1.88H 2）t 2+2490H2 I1=I2 （1.01+1.880.008）90+24900.008=（1.01+1.88H 2）50+2490H 2 H2=0.024 W=L（ H2-H0） 557.3=L（0.024-0.008） L=35122.h -1 QP=L（ I1-I0）=35122/3600（1.01+1.8
12、8 H0）（90-25）103 =645 kw 2. 在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15 湿含量 ，焓 ；空气进干燥器温度为90，焓 ，空气出干燥器温度为50；湿含量 ，进 干燥器物料含水量为 ；出干燥器物料含水量为 ；干燥器生产能力 （按干燥产品计） 。试 求： 1绝干空气的消耗量； 2进预热器前风机的流量（ ） ； 3 预热器加入热量 （kw） （预热器热损失可忽略） 。 *答案* 1求绝干空气量 V 2求风机流量 3求预热器加入热量 Q： 3有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000 kg/h (以干燥产品计)。物料水分由12%降 至3%（均
13、为湿基） ，空气的初温为25，湿度为0.01 kg 水/kg 干空气，经预热器后升温至 70，干燥器出口废气的干球温度为45。 设空气在干燥器进出口处焓值相等。试求：初 始状态下的空气用量为多少 kg/s？ 解：（1）干燥系统示意图见附图1。 附图1 干燥系统示意图 求空气用量 蒸发水分量 因水分在干燥器进出口处焓值相等，所以 I1=I2，即 （1.01+1.88H 1)t2+2500 H1=(1.01+1.88H2) t2+2500 H2 因 H1=H0=0.01 kg/kg, t1=70, t 2=45,故有 （1.01+1.880.01) 70+25000.01=(1.01+1.88H
14、2) 45+2500H2 解得 H2=0.107 kg/kg 干空气用量 L=W/(H2-H1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h 4、在一连续干燥器中盐类结晶，每小时处理湿物料为1000 kg，经干燥后物料的含水量由 40%减少至5%（均为湿基） ，以热空气为干燥介质，初始湿度 H1为0.009 kg 水/kg 绝干气， 离开干燥器时湿度 H2为0.039 kg 水/kg 绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求： （1）水分蒸发量 W（kg 水/h） （2）空气消耗量 L（kg 绝干气/h） （3）干燥产品量。 【例7-1】已知湿空气的总压 pt=101.3kPa
15、，相对湿度=0.6，干球温度 t=30。试求： 湿度 H；露点 td；绝热饱和温度；将上述状况的空气在预热器中加热至100 所需的热量。已知空气质量流量为100kg（以绝干空气计）/h；送入预热器的湿空气体积 流量，m 3/h。 解：已知 pt=101.3kPa，=0.6， t=30。 由饱和水蒸气表查得水在30时的蒸气压 ps=4.25kPa 湿度 H 可由式7-4求得： kg/kg 按定义，露点是空气在湿度不变的条件下冷却到饱和时的温度，现已知 kPa 由水蒸气表查得其对应的温度 td=21.4。 求绝热饱和温度 tas。按式（7-18） （a） 已知 t=30并已算出 H=0.016kg
16、/kg，又 cH=1.01+1.88H=1.01+1.880.016=1.04kJ/kg，而 ras、 Has是 tas的函数，皆为未知，可用 试差法求解。 设 tas=25， pas=3.17kPa， Has=0.622kg/kg， ras=2434kJ/kg，代入式（a）得 tas=30-（2434/1.04） （0.02-0.016）=20.625。 可见所设的 tas偏高，由此求得的 Has也偏高，重设 tas=23.7，相应的 pas=2.94kPa， Has=0.6222.94/（101.3-2.94）=0.0186kg/kg， ras=2438kJ/kg，代入式 （a）得 tas
17、=30-（2438/1.04） （0.0186-0.016）=23.9。两者基本相符，可认为 tas=23.7。 预热器中加入的热量 Q=100（1.01+1.880.016） （100-30） =7280kJ/h 或2.02kW 送入预热器的湿空气体积流量 m3/h 【例7-2】已知湿空气的总压为101.3kPa 相对湿度为50%，干球温度为20。试用 I-H 图求 解： （a）水气分压 p； （b）湿度 H； （c）焓 I； （d）露点 td； （e）湿球温度 tW； （f）如将含500kg/h 干空气的湿空气预热至 117，求所需热量 Q。 解：见本题附图。 由已知条件： pt=101.
18、3kPa， 0=50%， t0=20在 I-H 图上定出湿空气状态 A 点。 （a）水气分压：由图 A 点沿等 H 线向下交水 气分压线于 C，在图右端纵坐标上读得 p=1.2kPa。 （b）湿度 H：由 A 点沿等 H 线交水平辅助轴于点 H=0.0075kg 水/kg 绝干空气。 （c）焓 I：通过 A 点作斜轴的平行线，读得 I0=39kJ/kg 绝干空气。 （d）露点 td：由 A 点沿等 H 线与=100%饱和线相交于 B 点，由通过 B 点的等 t 线读得 td=10。 （e）湿球温度 tW（绝热饱和温度 tas）：由 A 点沿等 I 线与=100%饱和线相交于 D 点， 由通过
19、D 点的等 t 线读得 tW=14（即 tas=14） 。 （f）热量 Q：因湿空气通过预热器加热时其湿度不变，所以可由 A 点沿等 H 线向上与 t1=117线相交于 G 点，读得 I1=138kJ/kg 绝干空气（即湿空气离开预热器时的焓值） 。含 1kg 绝干空气的湿空气通过预热器所获得的热量为： Q= I1-I0=138-39=99kJ/kg 每小时含有500kg 干空气的湿空气通过预热器所获得的热量为： Q=500Q=50099=49500kJ/h=13.8kW 通过上例的计算过程说明，采用焓湿图求取湿空气的各项参数，与用数学式计算相比， 不仅计算迅速简便，而且物理意义也较明确。 【
20、例7-3】今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至 4%（均为湿基） 。干燥介质为空气，初温15，相对湿度为50%，经预热器加热至120进入 干燥器，出干燥器时降温至45，相对湿度为80%。 试求：（a）水分蒸发量 W； （b）空气消耗量 L、单位空气消耗量； （c）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量 V。 解（a）水分蒸发量 W 已知 G1=800kg/h， w1=30%， w2=4%，则 Gc=G1（1- w1）=800（1-0.3）=560kg/h W=Gc（ X1-X2）=560（0.429-0.042）=216.7kg 水/h （b）空气消耗量 L
21、、单位空气消耗量 由 I-H 图中查得，空气在 t=15，=50%时的湿度为 H=0.005kg 水/kg 绝干空气。 在 t2=45， 2=80%时的湿度为 H2=0.052kg 水/kg 绝干空气。 空气通过预热器湿度不变，即 H0=H1。 kg 绝干空气/h kg 干空气/kg 水 （c）风量 V 用式（7-14）计算15、101.325kPa 下的湿空气比容为 =0.822m3/kg 绝干空气 V=LvH=46100.822=3789.42m3/h 用此风量选用鼓风机。 【例7-4】采用常压气流干燥器干燥某种湿物料。在干燥器内，湿空气以一定的速度吹送物 料的同时并对物料进行干燥。已知的
22、操作条件均标于本例附图1中。试求： （1）新鲜空气消耗量； （2）单位时间内预热器消耗的热量，忽略预热器的热损失； （3）干燥器的热效率。 解：（1）新鲜空气消耗量先按式（7-27）计算绝干空气消耗量，即 求 W 绝干物料 Gc=kg 绝干料/h W=Gc（ X1-X2）=248（0.15-0.01）=34.7kg/h 求 H2因 QL0，故干燥操作为非绝热过程，空气离开干燥器的状态参数不能用等焓 线去寻求，下面用解析法求解。 当 t0=15、 H0=0.0073kg/kg 绝干空气时， I1=（1.01+1.88 H0） t0+r0H0=34kJ/kg 绝干空气 当 t1=90、 H1=H0
23、=0.0073kg/kg 绝干空气时，同理可得 I1=110kJ/kg 绝干空气。 I1= cs 1+X1cw 1=1.15615+0.154.18715=26.76kJ/kg 绝干料 同理 I2=1.15640+0.014.18740=47.91kJ/kg 绝干料 围绕本例附图1的干燥器作焓衡算，得 LI1+GcI1= LI2+GcI2+ QL 或 L（ I1-I2）= Gc（ I2- I1）+ QL 将已知值代入上式，得 L（110- I2）=248（47.91-26.76）+3.23600 或 L（110- I2）=16770 (a) 根据式（7-11）可以写出空气离开干燥器时焓的计算式
24、为 I2=（1.01+1.88 H2） t2+2490H2 或 I2=（1.01+1.88 H2）50+2490 H2=50.5+2584H2 （b） 绝干空气消耗量 L= （c） 联立式（a） 、式（b）及式（c） ，解得 H2=0.02055kg/kg 绝干空气 I2=103.6kJ/kg 绝干空气 L=2618.9kg 绝干空气/h （2）预热器消耗的热量 Qp用式（7-29）计算，即 Qp=L（ I1-I0）=2618.9（110-34）=199000kJ/h=55.3kW （3）干燥系统的热效率 若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则用式（7-35）计 算干燥系统的热效率，即 因 QD
25、=0，故 Q=Qp，因此 【例7-5】有一间歇操作干燥器，有一批物料的干燥速率曲线如图7-15所示。若将该物料由 含水量 w1=27%干燥到 w2=5%（均为湿基） ，湿物料的质量为200kg，干燥表面积为0.025m 2/kg 干物料，装卸时间 =1h，试确定每批物料的干燥周期。 解绝对干物料量 Gc= G1（1- w1）=200（1-0.27）=146kg 干燥总表面积 S=1460.025=3.65m2 将物料中的水分换算成干基含水量 最初含水量 kg 水/kg 干物料 最终含水量 kg 水/kg 干物料 由图7-15中查到该物料的临界含水量 Xc=0.20kg 水/kg 干物料，平衡含
26、水量 X*=0.05kg 水/kg 干物料，由于 X2 Xc，所以干燥过程应包括恒速和降速两个阶段，各段所需的干燥 时间分别计算。 a.恒速阶段 1 由 X1=0.37至 Xc=0.20，由图7-15中查得 U0=1.5kg/（m 2h） h b.降速阶段 2 由 Xc=0.20至 X2=0.053， X*=0.05代入式（7-42） ，求得 kg/(m2h) h c.每批物料的干燥周期 = 1+ 2+ =4.53+15.7+1=21.2h 【例7-6】在气流干燥器中，每小时将3000kg 的粒状湿物料从 X1为0.25干燥到 X2为 0.003（均为干基） 。干燥介质为用空气稀释了的重油燃烧
27、气，进口温度 t1为400，湿度 H1为0.025。物料的进口温度 1为20，临界含水量 Xc为0.02，平衡水分视为零。绝对干 料的比热容为1.26kJ/（kg） 。若气体出口温度 t2为95，试求物料的出口温度 2。 假设干燥器的热损失可忽略。 解：按式7-45求 2，必须知道气体出干燥器时的状态。为了求出 H2，先需求绝干空 气流量 L，而 L 及 H2的求解又与物料的出口温度 2有关，因此求 2必须用试差法。 绝干物料量为： kg/h 干燥器的物料衡算式为： L（ H2-H1）= Gc（ X1-X2） 即 L（ H2-0.025）=2400（0.25-0.003）=593 （ a） 设
28、 2=80，作干燥器的热量衡算得： LI1+GcI1= LI2+GcI2（ b） 其中 I=（1.01+1.88 H） t+2490H 所以 I1=（1.01+1.880.025）400+24900.025=485kJ/kg 及 I2=（1.01+1.88 H2）95+2490 H2=96+2669H2 又 I= cs +cwX 所以 I1=1.2620+4.1870.2520=46kJ/kg 及 I2=1.2680+4.1870.00380=102kJ/kg 将 I1， I2， I1， I2代入式（b）得： 485L+240046=L（96+2669 H2）+2400102 （ c） 联立式
29、（a）及式（c） ，解得： L=5340kg/h H2=0.136kg 水/kg 绝干气 由 H-I 图查得； tw2=59 由附录水蒸气表查得于59下水的气化潜热为2357kJ/kg。 将有关数据代入（7-45）式得： 解得 2=79.8 计算结果与初设的 2值基本相符，不再试算， 280即为所求。 习题 1已知湿空气总压为50.65kPa，温度为60，相对湿度为40%，试求 （1）湿空气中水气分压； （2）湿度； （3）湿空气的密度。 2利用湿空气的 I-H 图查出本题附表中空格项的数值，并绘出习题4的求解过程示意 图。 附表 序 号 干球 温度 / 湿球 温度 / 湿度 /（kg 水 k
30、g-1绝 干气） 相对 湿度 100 焓 /（kJkg -1绝 干气） 水气 分压 /kPa 露点 / 1 2 3 4 60 40 20 30 35 75 4.0 25 3将某湿空气（ t0=25， H0=0.0204kg 水/kg 绝干气） ，经预热后送入常压干燥器。 试求： （1）将该空气预热到80时所需热量，0以 kJ/kg 绝干气表示； （2）将它预热到120时相应的相对湿度值。 4干球温度为20、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的湿空气通过预热器温度升高到 50后再送至常压干燥器中。离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历 等焓干燥过程，试求： （1）1m 3原
31、湿空气在预热过程中焓的变化； （2）1m 3原湿空气在干燥器中获得的水分量。 5采用废气循环的干燥流程干燥某种湿物料。温度 t0为20、湿度 H0为0.012kg 水 /kg 绝干气的新鲜空气与从干燥器出来的温度 t2为50、湿度为 H2为0.079kg 水/kg 绝干气 的部分废气混合后进入预热器，循环比（废气中绝干空气流量和混合气中绝干空气流量之 比）为0.8。混合气升高温度后再进入并流操作的常压干燥器中，离开干燥器的废气除部分 循环使用外，余下的放空。湿物料经干燥器后湿基含水量自47%降到5%，湿物料流量为 1.5103kg/h。假设预热器热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求： （
32、1）新鲜空气流量； （2）整个干燥系统所需的传热量 6在常压干燥器中，将某物料从含水量5%干燥到0.5%（均为湿基） 。干燥器生产能力 为1.5kg 绝干料/s。热空气进入干燥器的温度为127，湿度为0.007kg 水/kg 绝干气，出 干燥器时温度为82。物料进、出干燥器时的温度分别为21和66。绝干料的比热为 1.8kJ/（kg） 。若干燥器的热损失可忽略不计，试求绝干空气消耗量及空气离开干燥器 时的湿度。 7在恒定干燥条件下进行干燥实验，已知干燥面积为0.2m 2，绝干物料质量为15kg， 测得实验数据列于本题附表中。试标绘干燥速率曲线，并求临界含水量和平衡含水量。 附表 /h 0 02 04 06 08 10 12 14 G/kg 441 370 300 240 190 175 170 170 8某湿物料经过5.5h 的干燥，含水量由0.35（干基，下同）降到0.10，若在相同的 干燥条件下，要求物料含水量由0.35降到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。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量（ X-X*）成正 比。
