题目

(2010)6.(10 分)在常压绝热干燥器内用热空气干燥某湿物料,已知湿物料处理量为600kg/h,湿物料从含水量为 20%干燥至 2%(均为湿基含水量)。空气进入加热器前的初始温度为20℃,相对湿度为30%,离开干燥器时空气的温度为80℃, 湿度为0.02kg水/kg绝干空气。(已知 20℃时水的饱和蒸汽压为 2.33kN/m2) 。试求:(1)离开预热器时空气的温度和湿度(kg 水/kg绝干空气);(2)预热器中用 r = 2250 kJ/ kg 的水蒸汽(饱和)加热湿空气,假设预热器热损失为换热量的 6%,求饱和水蒸汽的用量。(2009)五.(16 分)一干燥器将湿基湿含量5% 的湿物料干燥到0.5%。干燥器的干燥能力为1.5 kg 绝干物料/s。进出干燥器空气的温度分别为 127℃ 、82℃,新鲜空气的湿度为 0.007kg水/kg (绝干空气) 。进出干燥器物料的温度分别为 21℃ 、66℃。绝干物料的比热容为 1.8kJ/(kg⋅℃)。若忽略干燥器的热量损失,计算:A. 干燥过程除去的水分量; B. 湿空气的消耗量; C. 离开干燥器时空气的湿度. D. (2008). 六、(10 分)调节干燥需要的空气状态,干燥操作如下图所示: E. tA=50℃, 相应的露点温度为td=20℃, V=500 m3•h-1(湿空气) F. 通过冷凝器后,空气中的水分除去 2kg•h-1 G. 除去水分的空气通过预热器升温到tc后再进入理想干燥器。附:水在不同温度下的饱和蒸汽压如下表:温度℃ 10 15 20. 30 40 50 60pkPa 1.2263 1.7069 2.3348 4.2477 7.3771 12.3410 19.9241I-H图上画出干燥过程的空气状态变化。h;离开冷凝器后空气的湿度HB=?B C A.50oC-|||-预热器 理想干燥器-|||-间壁冷凝器-|||-冷凝水, /(h)_(2)Pa)绝热干燥器内用热空气干燥某湿物料,湿物料从含水量为35%干燥至5%(均为湿基含水量),产品产量为450kg/h。空气初始温度为25℃,相对湿度为35%,经预热器加热至90℃后进入干燥器,离开干燥器时空气的温度为45℃。(已知25℃时,水的饱和蒸气压为3.1684kPa)。试求:h);(2)空气离开干燥器时的湿度(kg水/kg绝干空气);h)。空气的焓可由下式计算:B C A.50oC-|||-预热器 理想干燥器-|||-间壁冷凝器-|||-冷凝水, /(h)_(2)和1atm(绝压)下的相对湿度为60%,然后使混合气体冷却到-11.5oC,苯在30oC和-11.5oC时的饱和蒸气压分别为118mmHg和10mmHg,求苯的回收率。苯和空气的分子量分别取78和29。和1atm时混合气体相对湿度=60%。将该气体冷却到-11.5oC(此时苯已处于饱和状态),已知苯在-11.5oC和30oC时的饱和蒸气压分别为10mmHg和118mmHg,苯和氮的分子量分别为78和28,试求苯的回收率。h,从含水量20%干燥至2%(均为湿基含水量)。温度为20℃,湿度为0.013kg水/kg绝干气的新鲜空气经预热器升温至100℃后进入干燥器,空气出干燥器的温度为60℃。h?(2) 空气经预热器获得了多少热量?(3) B C A.50oC-|||-预热器 理想干燥器-|||-间壁冷凝器-|||-冷凝水, /(h)_(2)在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示,已知恒速干燥段时间为1小时,求降速阶段所用的时间。(2003)八、已知一个干燥系统的操作示意图如下:B C A.50oC-|||-预热器 理想干燥器-|||-间壁冷凝器-|||-冷凝水, /(h)_(2)I-H图中画出过程示意图;L。X为干基含水量),设某一干燥条件下,30分钟内此物料从初重60kg降到50kg,需要多长时间?并说明此物料处于何种干燥阶段,为什么?设此物料的绝干重量为40kg.(2001) 无J/(kg湿物料·℃) ;水汽的比热为1.01kJ/(kg水·℃),绝干空气的比热为1.88kg/(kg绝干气·℃),0℃水的汽化潜热为2500kJ/kg水。假设干燥过程中的热损失不计,试求:h; (进预热器前空气的比容为0.842mm/kg绝干气)Q3, kJ/h;Q3, kJ/h。

(2010)6.(10 分)在常压绝热干燥器内用热空气干燥某湿物料,已知湿物料处理量为600kg/h,湿物料从含水量为 20%干燥至 2%(均为湿基含水量)。空气进入加热器前的初始温度为20℃,相对湿度为30%,离开干燥器时空气的温度为80℃, 湿度为0.02kg水/kg绝干空气。(已知 20℃时水的饱和蒸汽压为 2.33kN/m2) 。
试求:
(1)离开预热器时空气的温度和湿度(kg 水/kg绝干空气);
(2)预热器中用 r = 2250 kJ/ kg 的水蒸汽(饱和)加热湿空气,假设预热器热损失为换热量的 6%,求饱和水蒸汽的用量。
(2009)五.(16 分)一干燥器将湿基湿含量5% 的湿物料干燥到0.5%。干燥器的干燥能力为1.5 kg 绝干物料/s。进出干燥器空气的温度分别为 127℃ 、82℃,新鲜空气的湿度为 0.007kg水/kg (绝干空气) 。进出干燥器物料的温度分别为 21℃ 、66℃。绝干物料的比热容为 1.8kJ/(kg⋅℃)。若忽略干燥器的热量损失,计算:
A. 干燥过程除去的水分量;
B. 湿空气的消耗量;
C. 离开干燥器时空气的湿度.
D. (2008). 六、(10 分)调节干燥需要的空气状态,干燥操作如下图所示:
E. tA=50℃, 相应的露点温度为td=20℃, V=500 m3•h-1(湿空气)
F. 通过冷凝器后,空气中的水分除去 2kg•h-1
G. 除去水分的空气通过预热器升温到tc后再进入理想干燥器。
附:水在不同温度下的饱和蒸汽压如下表:
温度℃ 10 15 20. 30 40 50 60
pkPa 1.2263 1.7069 2.3348 4.2477 7.3771 12.3410 19.9241
I-H图上画出干燥过程的空气状态变化。
h;离开冷凝器后空气的湿度HB=?

Pa)绝热干燥器内用热空气干燥某湿物料,湿物料从含水量为35%干燥至5%(均为湿基含水量),产品产量为450kg/h。空气初始温度为25℃,相对湿度为35%,经预热器加热至90℃后进入干燥器,离开干燥器时空气的温度为45℃。(已知25℃时,水的饱和蒸气压为3.1684kPa)。试求:
h);
(2)空气离开干燥器时的湿度(kg水/kg绝干空气);
h)。
空气的焓可由下式计算:

和1atm(绝压)下的相对湿度为60%,然后使混合气体冷却到-11.5oC,苯在30oC和-11.5oC时的饱和蒸气压分别为118mmHg和10mmHg,求苯的回收率。苯和空气的分子量分别取78和29。
和1atm时混合气体相对湿度=60%。将该气体冷却到-11.5oC(此时苯已处于饱和状态),已知苯在-11.5oC和30oC时的饱和蒸气压分别为10mmHg和118mmHg,苯和氮的分子量分别为78和28,试求苯的回收率。
h,从含水量20%干燥至2%(均为湿基含水量)。温度为20℃,湿度为0.013kg水/kg绝干气的新鲜空气经预热器升温至100℃后进入干燥器,空气出干燥器的温度为60℃。
h?
(2) 空气经预热器获得了多少热量?
(3) 在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示,已知恒速干燥段时间为1小时,求降速阶段所用的时间。
(2003)八、已知一个干燥系统的操作示意图如下:

I-H图中画出过程示意图;
L。
X为干基含水量),设某一干燥条件下,30分钟内此物料从初重60kg降到50kg,需要多长时间?并说明此物料处于何种干燥阶段,为什么?设此物料的绝干重量为40kg.
(2001) 无
J/(kg湿物料·℃) ;水汽的比热为1.01kJ/(kg水·℃),绝干空气的比热为1.88kg/(kg绝干气·℃),0℃水的汽化潜热为2500kJ/kg水。
假设干燥过程中的热损失不计,试求:
h; (进预热器前空气的比容为0.842mm/kg绝干气)
Q3, kJ/h;
Q3, kJ/h。

题目解答

答案

四、（ 9 分）化工过程，回收苯和氮气混合气体中的苯。在 30 o C 和 1atm 时混合气体相对湿度 =60% 。将该气体冷却到 -11.5 o C （此时苯已处于饱和状态），已知苯在 -11.5 o C 和 30 o C 时的饱和蒸气压分别为 10mmHg 和 118mmHg ，苯和氮的分子量分别为 78 和 28 ，试求苯的回收率。

解析

本题主要考察干燥过程中物料衡算、热量衡算以及空气状态参数的计算，同时涉及气体冷却回收溶质（苯）的相关内容。以下是关键知识点及解题思路：

一、基础概念与公式

  1. 湿基与干基含水量转换
    • 湿基含水量 $w = \frac{X}{1+X}$，干基含水量 $X = \frac{w}{1-w}$（$X$：水/绝干物料）。
  2. 空气湿度 $H$
    • 湿度 $H = 0.622 \frac{\phi p_s}{P - \phi p_s}$（$\phi$：相对湿度，$p_s$：饱和蒸气压，$P$：总压）。
  3. 物料衡算
    • 水分蒸发量 $W = G_c (X_1 - X_2)$（$G_c$：绝干物料流量）。
  4. 热量衡算
    • 预热器热量：$Q = L (I_1 - I_0)$（$L$：绝干空气流量，$I$：空气焓）。
  5. 气体冷却回收溶质（苯）
    • 低浓度气体中溶质摩尔分数 $y = \frac{p}{P}$（$p$：溶质分压），回收率 $\eta = 1 - \frac{y_2}{y_1}$。

二、典型题目分析

题目：回收苯和氮气混合气体中的苯

已知条件：

  • 混合气体：30℃，1atm，相对湿度（对苯）60%；
  • 冷却到-11.5℃（苯饱和），苯的饱和蒸气压：$p_{s1}=118mmHg$（30℃），$p_{s2}=10mmHg$（-11.5℃）；
  • 分子量：苯78，氮28。

解题步骤：

  1. 计算初始苯的摩尔分数 $y_1$
    相对湿度 $\phi = \frac{p_1}{p_{s1}}$，则初始苯分压 $p_1 = \phi p_{s1} = 0.6 \times 118 = 70.8mmHg$。
    总压 $P=1atm=760mmHg$，故 $y_1 = \frac{p_1}{P} = \frac{70.8}{760} \approx 0.09316$。

  2. 计算冷却后苯的摩尔分数 $y_2$
    冷却至-11.5℃时苯饱和，分压 $p_2 = p_{s2}=10mmHg$，则 $y_2 = \frac{10}{760} \approx 0.01316$。

  3. 计算苯的回收率 $\eta$
    回收率 $\eta = 1 - \frac{y_2}{y_1} = 1 - \frac{0.01316}{0.09316} \approx 0.8588 \approx 85.9\%$。