长江大学化工原理下册干燥习题课
- 格式:ppt
- 大小:454.50 KB
- 文档页数:17
化工原理干燥习题1. 请计算一批含有10%水分的物料需要干燥多长时间,才能使其水分含量降低到5%。
已知物料的干燥速率为0.1kg/(m2·min),初始含水率为10%。
2. 某种物料的干燥曲线可以用Y = 1 - exp(-0.1X)来表示,其中Y为物料质量的水分含量(百分比),X为干燥时间(分钟)。
请问干燥至水分含量为0.1%需要多长时间?3. 一种含有20%水分的物料需要通过干燥使其水分含量降低到2%。
干燥设备的蒸汽压力为1.2 MPa,温度为120°C。
物料的初始含水率为20%,干燥速率为0.2 kg/(m2·min)。
请问干燥面积为100 m2时,需要多长时间才能完成干燥过程?4. 某种物料的干燥速率遵循一级干燥模型,干燥常数为0.05 min-1。
已知物料的初始含水率为8%,干燥至水分含量为2%需要多长时间?5. 某种物料的干燥曲线可以用Y = 0.5 - 0.4X来表示,其中Y为物料质量的水分含量(百分比),X为干燥时间(分钟)。
请计算干燥至水分含量为0.1%需要多长时间。
6. 一种物料的干燥速率可以用Y = 0.2X + 0.5来表示,其中Y为干燥速率(千克/小时/平方米),X为物料质量的水分含量(百分比)。
若初始物料水分含量为10%,请计算初始干燥速率是多少。
7. 一种物料的干燥速率遵循一级干燥模型,干燥常数为0.02 min-1。
已知物料的初始含水率为12%,干燥至水分含量为5%需要多长时间?8. 某种物料的干燥速率遵循二级干燥模型,干燥常数为0.1min-1。
已知物料的初始含水率为15%,干燥至水分含量为3%需要多长时间?9. 一种物料的干燥速率可以用Y = 0.5X来表示,其中Y为干燥速率(千克/小时/平方米),X为物料质量的水分含量(百分比)。
若初始物料水分含量为8%,请计算初始干燥速率是多少。
10. 请计算一批含有15%水分的物料需要干燥多长时间,才能使其水分含量降低到5%。
化工原理干燥练习题干燥是化工过程中常用的一种操作,其目的是将含有水分或其他溶剂的物料通过升高温度,加速水分的挥发以达到干燥的目的。
本文将介绍一些化工原理与干燥相关的练习题,以帮助读者加深对该领域的理解。
题目一:一个含有10%水分的固体物料需要通过干燥工艺将其水分含量降低到2%。
若初始物料重量为100 kg,初始干物质物料的质量为多少?解答一:假设初始物料中的水分质量为m1,干物质的质量为m2。
根据题目信息可得:初始物料总质量 = 初始水分质量 + 初始干物质质量m1 + m2 = 100 kg初始水分所占比例 = 初始水分质量 / 初始物料总质量10% = m1 / (m1 + m2)解以上两个方程组,可以得到初始干物质质量m2 = 81.82 kg。
题目二:某化工厂需要对一种液态原料进行干燥,液态原料的水分含量为20%。
干燥工艺中,首先通过加热将液态原料中的水分部分蒸发,而后将蒸发后的水分和残留的液体分离。
如果每小时处理20 kg的液态原料,而每小时处理的蒸发水为4 kg,求每小时所需热量。
解答二:根据题目信息,在每小时处理的液态原料中,含水量为20%,即水分质量为4 kg。
由此可得,每小时待处理的干物质质量为16 kg。
在干燥过程中,蒸发水和残留的液体分离需要消耗热量。
蒸发水的蒸发潜热为2260 kJ/kg,因此每小时所需热量为:每小时所需热量 = 每小时处理的蒸发水量 * 蒸发水的蒸发潜热= 4 kg * 2260 kJ/kg= 9040 kJ综上所述,每小时所需热量为9040 kJ。
题目三:某化工过程中,需要对一种液态原料进行干燥,初始水分含量为15%。
在干燥过程中,除去水分之外的含有机溶剂的干物质,需要进行回收再利用。
若干物质通过干燥后的水分含量达到5%,求干燥前原料的干物质质量损失率。
解答三:假设初始水分含量为m1,初始干物质含量为m2,干燥后水分含量为m3。
根据题目信息可得:初始水分所占比例 = m1 / (m1 + m2)干燥后水分所占比例 = m3 / (m3 + m2) = 5%由于干燥过程中仅水分挥发,因此可得:初始水分所占比例 = 干燥后水分所占比例即,m1 / (m1 + m2) = 5%解以上方程,可以求得m2 / (m1 + m2) = 95%。
第七章 干 燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为.1013kP a ,(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60ϕ=时的湿度与焓;(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ,求该空气在50℃时的相对湿度ϕ与湿度H 。
解 湿空气总压.1013p k P a =(1).06ϕ=,40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p k P a = 湿度..../ (0673750622)0622002841013067375ssp H kg kgp p ϕϕ⨯==⨯=--⨯.水干气焓 ()..1011882492I H t H =++ (...)../= 10118800284402492002841133k J k g +⨯⨯+⨯= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p k P a = 相对湿度 ..9307541234V s p p ϕ===.湿度. (93)0622=062200629101393V Vp H kg kgp p =⨯=--.水/干气【7-2】空气的总压为101.33kPa ,干球温度为303K ,相对湿度%70ϕ=,试用计算式求空气的下列各参数:(1)湿度H ;(2)饱和湿度s H ;(3)露点d t ;(4)焓I ;(5)空气中的水汽分压V p 。
解 总压.,.101333033007p k P a t K ϕ====℃, (1) 30℃时,水的饱和蒸气压.4241s p k P a = 湿度... (0742410622)06220018810133074241ssp H kg kgp p ϕϕ⨯==⨯=--⨯..水/干气 (2) 饱和湿度 (4241)0622062200272101334241s s sp H kg kgp p ==⨯=--.水/干气(3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水/干气.0622s s sp H p p =- (10133001882970622062200188)s s spH p kPaH ⨯===++从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃,故空气的露点.233℃d t =(4) .3000188t H kg kg ==℃,水/干气时,空气的焓为()..1011882492H H t H=++(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +⨯⨯+⨯=干气 (5) t=30℃时的.4241s p k P a =水汽分压 ...074241297V s p p kPa ϕ==⨯=【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃,湿球温度为30℃,试计算湿空气的湿度与水汽分压。
第七章 干 燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为.1013kPa ,(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60ϕ=时的湿度与焓;(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ,求该空气在50℃时的相对湿度ϕ与湿度H 。
解 湿空气总压.1013p kPa =(1).06ϕ=,40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p kPa = 湿度 ..../ (067375)06220622002841013067375s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯.水干气焓 ()..1011882492I H t H =++(...)../= 10118800284402492002841133kJ kg +⨯⨯+⨯= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p kPa = 相对湿度 ..9307541234V s p p ϕ===. 湿度 . (93)0622=062200629101393V V p H kg kg p p =⨯=--.水/干气 【7-2】空气的总压为101.33kPa ,干球温度为303K ,相对湿度%70ϕ=,试用计算式求空气的下列各参数:(1)湿度H ;(2)饱和湿度s H ;(3)露点d t ;(4)焓I ;(5)空气中的水汽分压V p 。
解 总压.,.101333033007p kPa t K ϕ====℃, (1) 30℃时,水的饱和蒸气压.4241s p kPa = 湿度 ...? (074241)062206220018810133074241s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯..水/干气(2) 饱和湿度 (4241)0622062200272101334241s s s p H kg kg p p ==⨯=--.水/干气 (3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水/干气 .0622ss sp H p p =- (1013300188)2970622062200188s s s pH p kPa H ⨯===++从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃,故空气的露点.233℃d t =(4) .3000188t H kg kg ==℃,水/干气时,空气的焓为()..1011882492H H t H =++(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +⨯⨯+⨯=干气 (5) t=30℃时的.4241s p kPa =水汽分压 ...074241297V s p p kPa ϕ==⨯=【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃,湿球温度为30℃,试计算湿空气的湿度与水汽分压。
化工原理(干燥部分)习题与解题指导第八章干燥【例题与解题指导】【例5-1】某常压空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg/kg绝干气,试求:(1)相对湿度、水汽分压、比容、比热容及焓;(2)若将上述空气在常压下加热到50℃,再求上述各性质参数。
解:(1)30℃时的性质相对湿度由手册查得30℃时水的饱和蒸汽压p s=4.2464kPa。
用式5-5求相对湿度,即将数据带入解得水汽分压比容由式5-6求比容,即=0.8926 m3湿空气/kg绝干气比热容由式5-7a求比热容,即焓用式5-8b求湿空气的焓,即kJ/kg绝干气(2)50℃时的性质参数相对湿度查出50℃时水蒸汽的饱和蒸汽压为12.340kPa。
当空气被加热时,湿度并没有变化,若总压恒定,则水汽的分压也将不变,故水汽分压因空气湿度没变,故水汽分压仍为4.004kPa。
比容因常压下湿空气可视为理想气体,故50℃时的比容为m3湿空气/kg绝干气比热容由式5-7知湿空气的比热容只是湿度的函数,因此,湿空气被加热后,其比热容不变,为1.058kJ/(kg绝干气·℃)。
焓kJ/kg绝干气由上计算可看出,湿空气被加热后虽然湿度没有变化,但相对湿度降低了,所以在干燥操作中,总是先将空气加热后再送入干燥器内,目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。
【例5-2】常压下湿空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg/kg 绝干气,试求该湿空气的露点t d、绝热饱和温度tas和湿球温度t w。
解:露点t d将湿空气等湿冷却到饱和状态时的温度为露点,由式5-16可求出露点温度下的饱和蒸汽压解得=4.004kPa查出该饱和蒸汽所对应的温度为28.7 ℃,此温度即为露点。
绝热饱和温度由式5-14计算绝热饱和温度,即由于Has是的函数,故用上式计算时需试差。
其计算步骤为①设= 29.21℃②用式5-3求温度下的饱和湿度Has,即查出29.21℃时水的饱和蒸汽压为4054Pa,汽化潜热为2425.48kJ/kg,故kg/kg绝干气③用式5-7a求cH,即kJ/(kg.℃)④用式5-14核算。