干燥
1、干燥实验中，哪些干燥条件应恒定不变？在此条件下进行长时间干燥，最终能否得到绝干物料？
2、结合水与平分有何区别和联系？
答：平分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平分随空气状态而变化。平分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。
结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。
一般地，结合水的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平分，其不能被一定状态的空气干燥除去。
3、如何区别平分和自由水分？（5分）
4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压p，湿度H；焓I；露点t d；湿球温度t W；相对湿度φ。
水气分压p，
湿度H；
焓I；
露点t d；
湿球温度t W；
相对湿度φ
画出图（2分）
并指出上述六个参数。（4分）
5、湿球温度
6、绝热饱和温度
下册干燥
湿度、相对湿度、焓
带循环的干燥器物料衡算（求循环量）
热量衡算（求温度）
预热器热量【例5－5】
三、请回答下列问题（10分）
３、（２０分）某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气的状况为：初始温度为25℃，湿度为0.005kg水分/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。假设空气在干燥器经历等焓过程，I=（1.01+1.88H）t+2490H。
一、（20分）采用常压干燥器干燥物料，每小时处理2000kg ，干燥操作使物料的湿基含量
由40%减至5%，干燥介质是湿空气，初温为20?C ，湿度H 0=0.009kg 水/kg 绝干空气，经预热器加热至120?C 后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40?C ，若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。已知湿空气焓的计算式为I=(1.01+1.88H)t+2490H ，试求： （1） 水分蒸发量W(kg/s)；
（2） 绝干空气消耗量L(kg 绝干空气/s)； （3） 干燥收率为95% 时的产品量；
（4） 如鼓风机装在新鲜空气入口处，风机的风量应为多少m 3
/s 。 六、（共20分） 解：（1）水分蒸发量 s /205Kg .005
.0105
.04.036002000w 1w w G w 2211
=--?=--= （4分）
（2）绝干空气消耗量 1
2H H w
L -=
其中 H 1=H 0=0.009 kg 水/kg 绝干气 求H 2：
因 I 1 = I 2
2221112490H t )88H .101.1(2490H t )88H .101.1(++=++
222490H 40)88H .101.1(009.02490120)009.088.101.1(+?+=?+??+
解得 H 2 = 0.041 kg 水/kg 绝干空气
则 s kg /406.6009.0041.0205
.0L 绝干空气=-= （6分）
（3）s /351kg .0205.03600
2000
W G G 12=-=-=
或 s /351kg .005
.04
.0136002000w -1w 1G G 211
2=-?=-=
又 干燥收率的定义为
%100%1002
2?'=?=
G G 理论产品量实际产品量
η 所以 s kg G G /333.0%95351.022
=?=='η （6分） （4）C 20t 0?=，绝干空气水kg /009kg .0H 0= 时空气的湿比容为
273
273)244.1773.0(t
H v H ++= 273
20
273)009.0244.1773.0(+??+=
绝干空气kg m /842.03
= 体积流量
s m v L V H /394.5842.0406.63
=?=?= (4分)
在常压连续理想干燥器中，用风机把空气送至预热器，经120℃饱和蒸汽加热后进入干燥器以干燥某种湿物料，已知空气状况为：进预热器前湿空气中水气分压P 0 = 1.175Kpa ，温度为15℃，进干燥器前温度为90℃，出干燥器后温度为50℃，物料状况为：进干燥器前X 1 = 0.15Kg 水/Kg 绝干料，出干燥器后X 2 = 0.01Kg 水/Kg 绝干料，干燥器生产能力为250Kg/h （按干燥器出口产品计），预热器总传热系数为50 w/(m 2
·℃)。求： 1 绝干空气消耗量； 2 风机送风量； 3 预热器传热面积。 注：H = 0.622 P 0 /(P- P 0);
υH =(1/29+H 0/18)×22.4×(t 0+273)/273; I H =(1.01+1.88H)t+2490H 1． 绝干物料流量：22250
248/110.01
G G kg h x =
==++绝干料 （1分） 水蒸发量：12()248(0.150.01)34.7/w G x x kg h =-=?-= （1分） 进预热器前：000 1.175
0.622
0.6220.0073/101.33 1.175
p H kg kg p p ==?=--绝干气（2分）
0000(1.01 1.88)2490(1.01 1.880.0073)1524900.007333.5/H I H t H kJ kg =++=+??+?=绝干气 （2分） 进干燥器前：100.0073/H H kg kg ==绝干气
1(1.01 1.880.0073)9024900.0073110/H I kJ kg =+??+?=绝干气 （2分） 出干燥器后：21110/H H I I kJ kg ==绝干气
即 222(1.01 1.88)502490110/H I H H kJ kg =+??+=绝干气
得 20.023/H kg kg =绝干气 （2分）
绝干空气耗量：2134.7
2210/0.0230.0073
w L kg h H H ===--干空气 （2分）
2． 风机送风量：
30
02731(
)22.41822/2918273
H H t V L L m h ν+==+??= （3分）
3． 预热器传热面积：
12()2210(11033.5)169100/47p H H Q L I I kJ h kw =-=?-== （2分）
(12015)(12090)
59.912015ln
12090
m t C ---?=
=?--
3
24710165059.9
p
m Q S m K T ?===??
（3分）
用热空气干燥某种湿物料，要求干燥产品为0.1kg/s ，进干燥器时湿物料温度为15℃，含水量13%（湿基），出干燥器的产品温度为40℃，含水量1%（湿基）。原始空气的温度为15℃，湿度为0.0073kg/kg ，在预热器采用200kPa （绝压）的饱和蒸汽加热至100℃进入干燥器，出干燥器的废气温度为50℃，湿度为0.0235kg/kg 。求: 1. 水分蒸发量W 及绝干空气消耗量L 。 2. 单位时间预热器消耗热量Q p 。 3. 蒸汽消耗量D 。
注：200kPa （绝压）饱和蒸汽的汽化焓γ=2205（kJ/kg ）; I 1-I 0=(1.01+1.88H 0)(t 1- t 0)
五（20分）
4． 物料进干燥器时干基含水量：kg kg w w X /149.013
.0113
.01111=-=-=
（1分）
物料出干燥器时干基含水量：kg kg w w X /0101.001
.0101
.01222=-=-= （1
分）
绝干物料流量：s kg W G G /099.0)01.01(1.0)1(22绝干料=-?=-= （2分）
水分蒸发量：s kg X X G W /01375.0)0101.0149.0(099.0)(21水分=-?=-=（4
分）
绝干空气消耗量：s kg H H w L /849.00073
.00235.001375
.012绝干气=-=-=
（4
分）
5． 单位时间预热器消耗热量：
kW t t H L I I L Q p 9.73)15100()0073.088.101.1(849.0)
)(88.101.1()(01001=-??+?=-+=-= （5
分）
3．蒸汽消耗量：h kg s kg Q D p
/6.120/0335.02205
9
.73===
=
γ
（3分） 五、（20分）
在常压绝热干燥器中将1500kg 湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。250=t ℃、kg kg H /010.00=绝干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50℃。试求： （1） 完成上述干燥任务所需要的空气量；
（2） 预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205kg kJ /，忽
略预热器热损失）； （3） 干燥系统的热效率；
（4） 通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量
kg kg X c /1.0=绝干料，平衡含水量kg kg X /01.0*=绝干料；
已知干燥面积为482m ，恒速阶段的干燥速率)/(2.22h m kg U c ?=，假定降速阶段干燥速率与自由含水量*)(X X -呈直线关系，则所需干燥时间为若干。
解：（1）所需空气量
kg w G G 1230)18.01(1500)1('11=-=-=
2195.018
10018
1111=-=-=
w w X
01532.05
.11005
.12=-=
X
kg X X G W 3.251)01523.02195.0(1230)('21=-=-= 0
2H H W
L -=
（1）
2H 由焓的衡算求得。对于绝热干燥过程，空气进出干燥器的焓值相等，即 22249050)88.101.1(01.0249090)01.088.101.1(H H +?+=?+??+
解得：kg kg H /02593.02=绝干气 将有关数值代入式（1），得到
kg L 410578.101
.002593.01
.253?=-=
绝干气
kg H L L w 44010594.1)01.01(10578.1)1(?=+?=+=新鲜气
（2）预热器中加热蒸汽的消耗量
kJ
t t H L Q p 6
401010055.1 )2590)(01.088.101.1(10578.1))(88.101.1(?=-?+?=-+=
加热蒸汽消耗量为
kg r Q W p
h 6.4782205
10055.16=?==
（3）干燥系统的热效率
对于绝热干燥过程，η可用两种方法计算
%57.616157.010
055.1)
5088.12490(1.253)88.12490(6
2==??+=+=
p Q t W η 或 %54.61%10025
905090%1000121=?--=?--=
t t t t η (4) 干燥时间
h
X X X X X X X X SU G c c c c 375.4]01
.001523.00.01
-0.10ln )01.010.0()10.02195.0[(2.2481230 ]*
*ln *)()[('
21=--+-?=
---+-=
τ
温度为20°C、湿度为0.01kg/kg 绝干气的常压新鲜空气，经预热器预热至120°C 后用于干燥某湿物料。空气离开干燥器的温度为60°C、湿度为0.05kg/kg 绝干气，湿物料进出干燥器的温度分别为30°C、50°C，湿基含水量分别为20%、5%，干燥产品流量为60kg/h ，湿物料的平均比热容为2.134kJ/(kg 湿物料.°C)，忽略干燥系统的热损失。试求：
( 注：
L
m L
Q GC t W t t L Q I I G I I L Q +-+++-??≈+-+-=)()88.12490()(01.1)()(1220.2'1'
212θθ )
(1）新鲜空气的耗量；（2）干燥系统的热效率。
六、答：（1） 25.0%201%201=-=
X 053.0%
51%
52=-=X
)()(122121H H L G G X X G W -=-=-= h Kg w G G /48%)201(*60)1(11=-=-=
)01.005.0(*)053.025.0(*48-=-∴L 所以 h Kg L /4.236绝干气= （2） 干燥的水分量h Kg X X G W /46.9)053.025.0(*48)(*21水=-=-=
总干燥的热量：
KW
Q GC t W t t L Q I I G I I L Q L
m L
85.307338.256049.2462256.35500)3050(*134.2*60)60*88.12470(*46.9)2060(*01.1*4.236)()88.12490()(01.1)()(1220.2'1'
212=++=+-+++-=+-+++-??≈+-+-=θθ
干燥系统热效率为
%1.80%100*85
.30733)
60*88.12490(*46.9%100*)88.12490(2=+=+=
∴Q t W η
七、计算题。（10分）
以空气为干燥介质干燥某种湿物料，新鲜空气用量为2100 Kg 新鲜空气/h ，温度为20℃，湿度为0.012 Kg 水/Kg 干气。空气经预热器加热至60℃后进入干燥器，离开时的温度为40℃。湿物料处理量为400 Kg/h ，温度由20℃升到35℃，含水量由10%干燥至0.5%（均为湿基），湿物料的平均比热容C m 为3.2 KJ/(Kg 绝干料.℃)。干燥器的热损失速率Q L 为1.2 KW 。若干燥过程可视为等焓过程。 试求：（1）水分的蒸发量，Kg/h 。（2）空气离开干燥器的湿度。（3）干燥器的热效率。
L m c Q c G t W t t L Q +-+++-=)()88.12490()(01.112202θθ
一、 （20分）
在常压间歇操作的厢式干燥器干燥某种湿物料。每批操作处理湿基含水量为15%的湿物料500kg ，物料提供的总干燥面积为40m 2。经历4h 后干燥产品中的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别为0.11kg 水/kg 绝干料及0.002kg 水/kg 绝干料。临界点的干燥速率为1kg 水/(m 2?h)，降速阶段干燥速率为直线。每批操作装卸物料时间为10min ，求此干燥器的生产能力，以每昼夜（24h ）获得的干燥产品质量计。
一、（20分）
[解] 由题意可知，每批操作处理湿基含水量为15%，即
17
3
%151%151=-=
X
在恒速干燥阶段全部需要时间
h h X X SU G t C C 4830.0)11.017
3
(15.12)(11<=-?=-'=
（1） (10分)
由此可知干燥过程还需经历降速干燥阶段 其降速干燥阶段用的时间
*
2**1ln
X X X X U X X S G t C C C ---?'= （2）
其中11.0=C X ，002.0*=X
且 h t t 421=-
（3） 做物料衡算得
2
2111500X G X +=
+ （4）
每昼夜获得干燥产品质量
460
1024
2+=
G Q （5）
联立(1)(2)(3)(4)(5)解得
昼夜干燥产品/g 9.2467k Q = （10分）
六、计算题。（10分）
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%（湿度为H=0.005kg 水/kg 绝干空气），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%（湿度为H 2=0.052kg 水/kg 绝干空气）。 试求：（a ）水分蒸发量W ；（5分）
（b ）空气消耗量L 、单位空气消耗量l ；（5分） 六、（10分）解：（a ）（5分）水分蒸发量W
已知G 1=800kg/h ，w 1=30%，w 2=4%，则
G c =G 1（1-w 1）=800（1-0.3）=560kg/h （1分） 429.03
.013
.011
1
1=-=
-=w w X （1分） 042.004
.0104
.012
2
2=-=
-=w w X （1分）
W =G c （X 1-X 2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg 水/h （2分） （b ）（5分）空气消耗量L 、单位空气消耗量l
空气通过预热器湿度不变，即H 0=H 1。 （1分）
4610005.0052.07.2160212=-=-=-=H H W H H W L kg 绝干空气/h （2分） 3.21005
.0052.01
102=-=-=H H l kg 干空气/kg 水 （2分）
1.
(20分）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： （1）在H-I 图上表示空气的状态变化过程； （2）初始状态下的空气用量为多少m 3
/s ？ （I=（1.01+1.88H)t+2500 H ，273
273)
244.1772.0(10t H v H
++=）
3（20分）解：（1）（10分）干燥系统示意图见附图1。在H-I 图上的空气状态变化见附图2.
t 0H 0w =0.12
G 2=1000 kg/h
附图1 干燥系统示意图
I
t 0
t 2t 附图2 空气状态变化图
（10分）
（2）（10分）求空气用量
蒸发水分量 kg/h 310212
0103
0120100011212....w w w G W =--?=--=
因水分在干燥器进出口处焓值相等，所以I 1=I 2，即
（1.01+1.88H 1)t 2+2500 H 1=(1.01+1.88H 2) t 2+2500 H 2
因H 1=H 0=0.01 kg/kg, t 1=70℃, t 2=45℃, 故有
（1.01+1.88×0.01) ×70+2500×0.01=(1.01+1.88H 2) ×45+2500H 2
解得H 2=0.107 kg/kg
干空气用量 L=W/(H 2-H 1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h （5分） 方法1：湿空气质量流量 L’=L(1+H 1)=1054.6(1+0.01)=1065.1 kg/h
湿空气的平均分子量 M=1.01/(1/29+0.01/18)=28.8 初始状态下的湿空气的体积流量
s /.h /..)
(...P nRT V 3323
m 2510m 390410
3251012527331488281011065==?+???==（5分） 方法2：空气的湿比容
s h kg t H v H /m 251.0/m 7.9021054.60.856V /m 856.0273
25
273)01.0244.1772.0(273273)
244.1772.0(33310==?==+??+=++=积流量初始状态下的湿空气体干空气
六、（20分，08考研）如附图所示，某干燥器的操作压强为80kPa （绝压），出口气体的温度t 2为59℃，相对湿度φ2为72%。为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于92℃，故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度φm 为11%。已知新鲜空气的质量流量为0.49kg/s ，温度t 0为18℃，湿度H 0为0.005kg 水/kg 绝干空气。 试求：（1）空气的循环量L R ；（2）新鲜空气预热后的温度t 1；（3）预热器需提供的热量Q P 。 （水的饱和蒸气压：59℃时为19.013kPa ，92℃时为75.598kPa ）
六、（20分，05考研）某并流式干燥器的操作压力为101kPa ，湿物料流量为1200kg/h ，湿
基含水量为15%，要求干燥产品的湿基含水量不超过0.5%。以温度为20℃、湿度为 0.0723kg 水/Kg 绝干气的新鲜湿空气为干燥介质，在预热器中预热至90℃后送入干燥器，湿空气离开干燥器的温度仍为90℃，湿度为0.239 kg 水/kg 绝干气。单位干燥面
积绝干物料量G c /S= 20kg 绝干料/m 2
，物料所含水分性质如图1所示，干燥速率曲线如图2所示。水在20℃、90℃时的饱和蒸汽压分别为2.34kPa 和70.09kPa 。试求： (1) 新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）； (3) 在H-I 图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算干燥过程所需的时间。
六、（20分，06考研）在常压绝热干燥器中将1500kg 湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均
为湿基)。250=t ℃、kg kg H /010.00=绝干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50℃。试求： (1)完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205kg kJ /，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量
kg kg X c /1.0=绝干料，平衡含水量kg kg X /01.0*=绝干料；已知干燥面
积为482
m ，恒速阶段的干燥速率)/(2.22h m kg U c ?=，假定降速阶段干燥速率与自
由含水量*)(X X -呈直线关系，则所需干燥时间为若干。
六、（20分，07考研）采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料，已知数据标示于附图中。在
常压操作中，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。求（1）新鲜空气体积流量（m 3
/h ）?（2）进入干燥器的湿空气的温度及焓？（3）预热器的加热量？
［注：H t H I 2490)88.101.1(++=， H v ＝（0.772+1.244H ）×(273+t)/t ×(P 0/P)］
2012年 06月 工业背景及工艺流程 乙醛是无色、有刺激性气味的液体，密度比水小，沸点20.8℃，易挥
发、易燃烧且能和水、乙醇、乙醚、氯仿等互溶，因其分子中具有羰基，反应能力很强，容易发生氧化，缩合，环化，聚合及许多类型加成反应。乙醛也是一种重要的烃类衍生物在合成工业有机化工产品上也是一种重要的中间体。其本身几乎没有直接的用途，完全取决于市场对它的下游产品的需求及下游产品对生产路线的选择，主要用于醋酸、醋酐、醋酸乙烯等重要的基本有机化工产品，也用于制备丁醇、异丁醇、季戊四醇等产品。这些产品广泛应用于纺织、医药、塑料、化纤、染料、香料和食品等工业。 国内乙醛生产方法有乙烯氧化法、乙醇氧化法和乙炔氧化法三种技术路线。工业上生产乙醛的原料最初采用乙炔，以后又先后发展了乙醇和乙烯路线。乙炔水化法成本高，因其催化剂——汞盐的污染难以处理等致命缺点，现以基本被淘汰。乙醇氧化或脱氢法制乙醛虽有技术成熟，不需要特殊设备，投资省，上马快等优点，但成本高于乙烯直接氧化法。乙烯直接氧化法制乙醛。由于其原料乙烯来源丰富而价廉，加之反应条件温和，选择性好，收率高，工艺流程简单及“三废”处理容易等突出优点，深受世界各国重视，发展非常迅速，现以成为许多国家生产乙醛的主要方法。 精馏方案的确定： 精馏塔流程的确定; 塔型的选择; 操作压力的选定; 进料状态选定; 加热方式等
所选方案必须： （1）满足工艺要求； （2）操作平稳、易于调节； （3）经济合理； （4）生产安全。 包括：流程的确定;塔型的选择;操作压力的选定;进料状态选定;加热方式等 操作压力选择 ●精馏可在常压、加压或减压下进行。 ●沸点低、常压下为气态的物料必须选用加压精馏；热敏性、高沸点 物料常用减压精馏。 进料状态的选择 ●一般将料液预热到泡点或接近泡点后送入塔内。这样可使： ● (1)塔的操作比较容易控制； ● (2)精馏段和提馏段的上升蒸汽量相近，塔径相似，设计制造比 较方便。 加热方式： ●（1）间接蒸汽加热 ●（2）直接蒸汽加热 ●适用场合：待分离物系为某轻组分和水的混合物。 ●优点：可省去再沸器；并可利用压力较低的蒸汽进行加热。操作 费用和设备费用均可降低。
干燥 一、填空题： 1、空气湿度的测定是比较麻烦的，实际工作中常通过（），然后经过计算得到。 2、一定状态的空气容纳水分的极限能力为（） 3、物料与一定湿度的空气接触，不能被除去的水分称为（）。 4、干燥过程可分为两个阶段：（）和（），两个干燥阶段的交点称为（），与其对应的物料含水量称为（）。 5、恒速干燥阶段又称为（），其干燥速率的大小取决于（）。 6、降速干燥阶段又称为（），其干燥速率的大小取决于（），与外部的干燥条件关系不大。 7、临界含水量X 随（）的不同而异。 8、平衡水分X*与（）有关。 9、在连续干燥中，常采用湿物料与热空气并流操作的目的在于（），代价是（）。 10、干燥过程中采用中间加热方式的优点是（），代价是（）。 11、干燥过程中采用废气再循环的目的是（），代价是（）。 12、干燥速率是指（），其微分表达式为（）。 13、恒速干燥阶段干燥时间T=（） 14、若降速干燥阶段的干燥速率与物料的含水量X呈线性变化，干燥时间T=（） 15、干燥器按加热的方式可分为（），（），（）和介电加热干燥器。 16、干燥器中气体和物料的流动方式可分为（）、（）和（）。 17、结合水分和非结合水分的区别是（）。 时，若水的初温不同，对测定结果（）影响（有或没有）。 18、测定湿球温度t W 二、判断题： 1、只要知道湿空气的性质参数（如湿度H，相对湿度φ，比容vH，比热CH， ，绝热饱和温度tas，露点td）中的任意两个焓IH，干球温度t，湿球温度t W 就可确定其状态。（） 2、温度为t的湿空气，增大湿度其湿球温度升高。（） 3、同一房间内不同物体的平衡水汽分压相同，温度相等。（） 4、物料的平衡水分与物料的堆放方式有关。（） 5、物料的平衡水分是物料与一定状态的空气接触能被干燥的限度。（） 6、结合水的蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压。（） 7、平衡水分必定是结合水分。（） 8、一定的温度下，物料中结合水分不仅与物料有关，而且与空气的状态有关。（） 9、等温干燥过程必定是升焓干燥过程。（） 三、选择题
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。
《化工原理》课程设计说明书 设计题目 学生姓名 指导老师 学院 专业班级 完成时间
目录 1.设计任务书……………………………………………（） 2.设计方案的确定与工艺流程的说明…………………（） 3.精馏塔的物料衡算……………………………………（） 4.塔板数的确定………………………………………（） 5.精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算………（） 6.精馏段的汽液负荷计算………………………………（） 7.精馏段塔体主要工艺尺寸的计算…………………（） 8.精馏段塔板主要工艺尺寸的计算…………………………（） 9.精馏段塔高的计算…………………………………（） 10.精馏段塔板的流体力学验算…………………………（） 11.精馏段塔板的汽液负荷性能图………………………（） 12.精馏段计算结果汇总………………………………（） 13.设计评述……………………………………………（） 14.参考文献………………………………………………（） 15.附件……………………………………………………（） 附件1：附图1精馏工艺流程图………………………（） 附件2：附图2降液管参数图……………………………（）附件3：附图3塔板布孔图………………………………（）
板式塔设计简易步骤 一、 设计方案的确定及工艺流程的说明 对塔型板型、工艺流程、加料状态、塔顶蒸汽冷凝方式、塔釜加热方式等进行说明，并 绘制工艺流程图。（图可附在后面） 二、 精馏塔物料衡算：见教材P270 计算出F 、D 、W ，单位：kmol/h 三、 塔板数的确定 1. 汽液相平衡数据： 查资料或计算确定相平衡数据，并绘制t-x-y 图。 2. 确定回流比： 先求出最小回流比：P 266。再确定适宜回流比：P 268。 3. 确定理论板数 逐板法或梯级图解法（塔顶采用全凝器）计算理论板层数，并确定加料板位置：P 257-258。（逐板法需先计算相对挥发度） 确定精馏段理论板数N 1、提馏段理论板数N 2 4. 确定实际板数： 估算塔板效率：P 285。（①需知全塔平均温度，可由 t-x-y 图确定塔顶、塔底温度，或通过试差确定塔顶、塔底温度，再取算术平均值。②需知相对挥发度，可由安托因方程求平均温度下的饱和蒸汽压，再按理想溶液计算。） 由塔板效率计算精馏段、提馏段的实际板层数N 1’,N 2’：P 284式6-67。 四、 精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 1. 操作压力m p ：取2 F D m p p p += 2. 精馏段平均温度m t ：查t-x-y 图确定塔顶、进料板温度，再取平均值。或由泡点方程试差法确定塔顶、进料板温度。 3. 平均摩尔质量M Vm 、M Lm ：由P 8式0-27分别计算塔顶、进料板处的摩尔质量，再分别 取两处的算术平均值。汽相的摩尔分率查t-x-y 图。 4. 平均密度Vm ρ、Lm ρ： Lm ρ：用P 13式1-7分别计算塔顶、进料板处液相密度，再 取算术平均值。m Vm m Vm T R M p ??= ρ 5. 液体表面张力m σ：由B B A A m x x σσσ+=分别计算塔顶mD σ与进料板mF σ，再取 平均值。 6. 液体粘度m μ：与表面张力的计算类似。 五、 精馏段汽液负荷（Vs 、Ｌs ）计算 V=（R+1）D L=RD
化工原理干燥实验报告 一、摘要 本实验在了解沸腾流化床干燥器的基本流程及操作方法的基础上，通过沸腾流化床干燥器的实验装置测定干燥速率曲线，物料含水量、床层温度与时间的关系曲线，流化床压降与气速曲线。 干燥实验中通过计算含水率、平均含水率、干燥速率来测定干燥速率曲线和含水量、床层温度与时间的关系曲线；流化床实验中通过计算标准状况下空气体积、使用状态下空气体积、空气流速来测定流化床压降与气速曲线。 二、实验目的 1、了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。 2、掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。 3、测定物料含水量及床层温度时间变化的关系曲线。 4、掌握物料干燥速率曲线的测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数kH及降速阶段的比例系数KX。 三、实验原理 1、流化曲线 在实验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得
到流化床床层压降与气速的关系曲线（如图）。 当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1（在双对数坐标系中）。当气速逐渐增加（进入BC段），床层开始膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。 当气速继续增大，进入流化阶段（CD段），固体颗粒随气体流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度逐渐增加，但床层压降基本保持不变，等于单位面积的床层净重。当气速增大至某一值后（D点），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带走，此时，便进入了气流输送阶段。D点处的流速即被称为带出速度(u0)。 在流化状态下降低气速，压降与气速的关系线将沿图中的DC线返回至C点。若气速继续降低，曲线将无法按CBA继续变化，而是沿CA’变化。C点处的流速被称为起始流化速度(umf)。 在生产操作过程中，气速应介于起始流化速度与带出速度之间，此时床层压降保持恒定，这是流化床的重要特点。据此，可以通过测定床层压降来判断床层流化的优劣。 2、干燥特性曲线 将湿物料置于一定的干燥条件下，测定被那干燥物料的质量和温度随时间变化的关系，可得到物料含水量（X）与时间（τ）的关系曲线及物料温度（θ）与时间（τ）的关系曲线（见下图）。物料含水量与时间关系曲线的斜率即为干燥速率（u）。将干燥速
化工原理干燥试题及答 案 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
干燥 一、填空题： 1、空气湿度的测定是比较麻烦的，实际工作中常通过（），然后经过计算得到。 2、一定状态的空气容纳水分的极限能力为（） 3、物料与一定湿度的空气接触，不能被除去的水分称为（）。 4、干燥过程可分为两个阶段：（）和（），两个干燥阶段的交点称为（），与其对应的物料含水量称为（）。 5、恒速干燥阶段又称为（），其干燥速率的大小取决于（）。 6、降速干燥阶段又称为（），其干燥速率的大小取决于（），与外部的干燥条件关系不大。 随（）的不同而异。 7、临界含水量X 8、平衡水分X*与（）有关。 9、在连续干燥中，常采用湿物料与热空气并流操作的目的在于（），代价是（）。 10、干燥过程中采用中间加热方式的优点是（），代价是（）。 11、干燥过程中采用废气再循环的目的是（），代价是（）。 12、干燥速率是指（），其微分表达式为（）。 13、恒速干燥阶段干燥时间T=（） 14、若降速干燥阶段的干燥速率与物料的含水量X呈线性变化，干燥时间T=（）
15、干燥器按加热的方式可分为（），（），（）和介电加热干燥器。 16、干燥器中气体和物料的流动方式可分为（）、（）和（）。 17、结合水分和非结合水分的区别是（）。 时，若水的初温不同，对测定结果（）影响（有或没18、测定湿球温度t W 有）。 二、判断题： 1、只要知道湿空气的性质参数（如湿度H，相对湿度φ，比容vH，比热CH， ，绝热饱和温度tas，露点td）中的任意两个焓IH，干球温度t，湿球温度t W 就可确定其状态。（） 2、温度为t的湿空气，增大湿度其湿球温度升高。（） 3、同一房间内不同物体的平衡水汽分压相同，温度相等。（） 4、物料的平衡水分与物料的堆放方式有关。（） 5、物料的平衡水分是物料与一定状态的空气接触能被干燥的限度。（） 6、结合水的蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压。（） 7、平衡水分必定是结合水分。（） 8、一定的温度下，物料中结合水分不仅与物料有关，而且与空气的状态有关。（） 9、等温干燥过程必定是升焓干燥过程。（） 三、选择题 1、一定状态的空气温度不变，增大总压，则湿度（），容纳水分的能力（），所以干燥过程多半在常压或真空条件下进行。
《化工原理》 第九章干燥 一、填空题： 1.按操作方式分类,干燥可分为和 . 答案:连续干燥,间歇干燥 2..干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。答案：大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。 3.干燥这一单元操作，既属于传质过程，又属______________。 答案:传热过程 4.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。表示该空气为___________。 答案: 小；绝干空气 5.在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据___________而定的；平衡水分和自由水分是根据__________而定的。 答案:物料的性质；物料的性质和接触的空气状态 6.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） 7.除去固体物料中湿分的操作称为。 答案: 干燥 8.空气经过程达到饱和的温度称为绝热饱和温度。 答案: 绝热增湿 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 10.湿空气的焓湿图由等湿度线群、等温线群、、水气分压线和相对湿度 线群构成。
答案:等焓线群 11.在进行干燥操作时，湿空气不可作为干燥介质。 答案:饱和（或φ=1） 12.表示单位质量绝干部空气中所含空气及水气的总容积称为湿空气的。 答案:比容 13. 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_____________。 答案: 0.4 kg水.kg绝干料 14. 表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度 _________________。 答案:最大或恒定、水分、热空气的湿球温度，上升或接近空气的温度 15.不饱和的空气在总不变的情况下，进行等湿冷却至饱和状态时的温度称 为。 答案: 露点温度 16. 当干燥一种易碎的物料，可采用_______________干燥器。 答案: 厢式 17. 在进行干燥操作时，湿空气不可作为干燥介质。 答案:饱和空气 18.表示单位质量绝干部空气中所含空气及水气的总容积称为湿空气的。 答案:湿度 19.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 20. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t，湿球温度tw和露点t d间 的关系是______________。 答案: t＞t w＞t d＞ 二、选择题
一、填空题 1、对流干燥操作的必要条件是（湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压）；干燥过程是（热量传递和质量传递）相结合的过程。 2、在实际的干燥操作中，常用（干湿球温度计）来测量空气的温度。 3、恒定得干燥条件是指（温度）、（湿度）、（流速）均不变的干燥过程。 4、在一定得温度和总压强下，以湿空气作干燥介质，当所用湿空气的相对湿度 较大时，则湿物料得平衡水分相应（增大），自由水分相应（减少）。 5、恒速干燥阶段又称（表面汽化）控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是（干燥介质的状况、流速及其与物料的接触方式）；降速干燥阶段又称（内部迁移）控制阶段，影响该阶段干燥速率的主要因素是（物料结构、尺寸及其与干燥介质的接触方式、物料本身的温度等）。 6、在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于（热空气的湿球温度）。 7、可用来判断湿空气的干燥能力的大小的性质是相对湿度。
8、湿空气在预热过程中，湿度 不变 温度 增加 。 9、干燥进行的必要条件是 干燥介质是不饱和的热空气 。 10、干燥过程所消耗的热量用于 加热空气 ， 加热湿物料 、 气化水分 、 补偿热损失 。 二、选择题 1、已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数（C ）。 A ．p H , B.d t H , C.t H , D.as t I , 2、在恒定条件下将含水量为（干基,下同）的湿物料进行干燥。当干燥至含水量为时干燥速率下降，再继续干燥至恒重，测得此时含水量为，则物料的临界含水量为（A ），平衡水分为（C ）。 3、已知物料的临界含水量为（干基,下同），先将该物料从初始含水量干燥降至，则干燥终了时物料表面温度θ为（A ）。 A. w t ?θ B. w t =θ C. d t =θ D. t =θ 4、利用空气作干燥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，则可采取的最有效措施是（ B ）。 A.提高干燥介质的温度 B.增大干燥面积、减薄物料厚度
（封面） XXXXXXX学院 化工原理课程设计任务书 题目： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 时间：年月日
目录 1、工艺生产流程线 (4) 2、流程及方案的说明和论证 (4) 3、换热器的设计计算及说明 (5) 4、计算校核 (6) 5、设计结果概要表 (9) 6、设计评价及讨论 (11) 参考文献 (11) 附图：主体设备结构图和花版设计图
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：列管式换热器设计。 二、设计任务：将自选物料用河水冷却至生产工艺所要求的温度。 /d； 三、设计条件：1.处理能力：G=29*300 t 物料 2. 冷却器用河水为冷却介质，考虑广州地区可取进口水温度为 20～30℃； 3.允许压降：不大于105 Pa； 4.传热面积安全系数5~15%； 5.每年按330天计，每天24小时连续运行。 四、设计要求：1.对确定的工艺流程进行简要论述； 2.物料衡算、热量衡算； 3.确定列管式换热器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5.选择适宜的列管式换热器并进行核算； 6.用Autocad绘制列管式冷却器的结构图（3号图纸）、花板布 置图（4号图纸）。 7.编写设计说明书(包括：①封面；②目录；③设计题目（任务 书）；④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计 算及说明（包括校核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要 表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。) 备注：参考文献格式： 期刊格式为：作者姓名.出版年.论文题目.刊物名称.卷号（期号）：起止页码 专著格式为：作者姓名.出版年.专著书名.出版社名.起止页码 例：潘继红等.管壳式换热器的分析和计算.北京：科学出版社，1996,70～90 陈之瑞，张志耘.桦木科植物叶表皮的研究.植物分类学报,1991,29（2）:127～135 1.工艺生产流程： 物料通过奶泵被送入冷却器后，经管盖进行多次往返方向的流动。冷却后由出料管流出，不合格的物料由回流阀送回冷却器重新冷却，直至符合要求。经过处理的河水由冷却器的进口管流入，由出口管流出，其与牛奶进行逆流交换热量。 牛奶灭菌后温度高达110～115℃，然后进行第一阶段的冷却，冷却到均质温度55～75℃，而后进行均质。无菌均质后，牛奶经过第二阶段的冷却，最终由冷却水冷却至所需的出口温度。本实验所设计的就是第一阶段冷却的列管式换热器。
干燥试题 一、填空题 1. 离开干燥器的湿空气温度t2比绝热饱和温度_____.目的是___________. 高20-50K、防止干燥产品反潮 2. 物料中的水分与空气达到平衡时，物料表面所产生的水蒸汽分压与空气 中水蒸汽分压__________________. 相等 3. 非吸水性物料，如黄沙、瓷土等平衡水分接近于_______________. 零 4．未饱和湿空气与同温度水接触，则传质方向为________。若未饱和空气中的水汽分压与水表面的饱和蒸汽压相同，则传热方向为________ 。水向空气传递；热量向空气传递 5．未饱和湿空气与同温度水接触，则传质方向为________。若未饱和空气中的水汽分压与水表面的饱和蒸汽压相同，则传热方向为________ 。水向空气；空气向水 6.固体物料的去湿方法主要有、、和 。机械去湿、吸附去湿、冷冻去湿、供热去湿 7.干燥过程的供热式有、、和 。传导、对流、辐射、介电 8.空气干燥过程的实质为和两个过程。传热、传质 9.湿空气的性质是以为基准来描述的。1kg绝干空气 10. 干燥的必要条件是、 。 11.常见的干燥器类型主要有、、 和。气流干燥器、转筒干燥器、流化干燥器 12.物料中的水分，按能否除去可分为和。自由水、平衡水 13.物料中的水分，按除去的难易程度的不同可分为和。结合水、非结合水 14.干燥速率是指。单位时间单位干燥面积所除去的水分量。 15.干燥曲线一般分为、和三个阶段。升温干燥阶段、恒速干燥阶段、降速干燥阶段 16.影响干燥速率的因素主要为、、、、、空气的温度，相对湿度，物料含水量，物料的形状、粒度 二、选择题
化工原理 课 程 设 计 设计任务：换热器 班级：13级化学工程与工艺（3）班 姓名：魏苗苗 学号：90 目录 化工原理课程设计任务书 (2) 设计概述 (3) 试算并初选换热器规格 (6) 1. 流体流动途径的确定 (6)
2. 物性参数及其选型 (6) 3. 计算热负荷及冷却水流量 (7) 4. 计算两流体的平均温度差 (7) 5. 初选换热器的规格 (7) 工艺计算 (10) 1. 核算总传热系数 (10) 2. 核算压强降 (13) 设计结果一览表 (16) 经验公式 (16) 设备及工艺流程图 (17) 设计评述 (17)
参考文献 (18) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目： 设计一台换热器 二、操作条件：1、苯：入口温度80℃，出口温度40℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度℃。 3、允许压强降：不大于50kPa。 4、每年按300天计，每天24小时连续运行。 三、设备型式：管壳式换热器 四、处理能力：109000吨/年苯 五、设计要求： 1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。 2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸的设计。 3、设计结果概要或设计结果一览表。
4、设备简图。（要求按比例画出主要结构及尺寸） 5、对本设计的评述及有关问题的讨论。 六、附表： 1.设计概述 热量传递的概念与意义 热量传递的概念 热量传Array递是指由于 温度差引起 的能量转移， 简称传热。由 热力学第二 定律可知，在 自然界中凡 是有温差存 在时，热就必 然从高温处 传递到低温 处，因此传热
是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。 化学工业与热传递的关系 化学工业与传热的关系密切。这是因为化工生产中的很多过程和单元操作，多需要进行加热和冷却，例如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量；又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。总之，无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。 应予指出，热力学和传热学既有区别又有联系。热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢，它仅研究物质的平衡状态，确定系统由一个平衡状态变成另一个平衡状态所需的总能量；而传热学研究能量的传递速率，因此可以认为传热学是热力学的扩展。 传热的基本方式 根据载热介质的不同，热传递有三种基本方式： 热传导（又称导热）物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。热传导的条件是系统两部分之间存在温度差。
第10章 固体干燥 1） 已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含量H ，相对湿度 ，焓I 和露点温度 。 2） 利用湿空气的I —H 图完成本题附表空格项的数值，湿空气的总压 。 3） 湿空气（ =20℃， ）经预热后送入常压干燥器。试求：①将空气预热到100℃所需热量：②将该空气预热到120℃时相应的相对湿度值。 4） 湿度为 的湿空气在预热器中加热到128℃后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为49℃，求离开干燥器时露点温度。 解： I = (1.01+1.88H)t ＋2500H ∵等焓 ∴ I 1 = I 2 ∴(1.01+1.88H 1)t 1＋2500H 1 = (1.01+1.88H 2)t 2＋2500H 2 (1.01+1.88?0.018) ?128＋2500?0.018= (1.01+1.88H 2) ?49＋2500H 2 ∴ H 2 = 0.0498 kg 水/kg 干气 ∵H p P p =-?0622. ∴0049806221013105...=? ?-p p ∴ p = 7510 Pa 查表得 t d = 40℃ 5） 在一定总压下空气通过升温或一定温度下空气温度通过减压来降低相对湿度，现有温度为40℃，相对湿度为70%的空气。试计算：①采用升高温度的方法，将空气的相对湿度降至20%，此时空气的温度为多少？②若提高温度后，再采用减小总压的方法，将空气的相对湿度降至10%，此时的操作总压为多少？ 解： (1) t = 40℃时查表 p s = 7.377KPa ，∴ p = ?p s = 0.7?7.377 = 5.1639 Kpa
1、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，在通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，得到温度为45℃的湿空气，在H-I图上画出空气状态变化的过程示意图。 2、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，再通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，最后通过第二加热器加热到温度为45℃、相对湿度为40%的湿空气，试在H-I图上示意绘出空气状态变化情况。 3、一常压干燥器欲将1200kg/h的湿含量为5%的湿物料干燥至1%(湿基),所用空气的t =20℃、 =75%、湿空气量V=2500m /h。干燥器出口空气的干球温度为50℃。假定为绝热干燥过程。又已知预热器以125 ℃的饱和水蒸气加热空气，其传热系数为40W/m ℃，求单位面积预热器所需传热量（预热器热损失不计）。 3、X1=5/95=0.0526 X2=1/99=0.0101 G c= 1200(1-0.05)=1140kg/h W=1140(0.0526-0.0101)=48.45kg/h 根据t0 =20℃、0 =75% ，由t-H图，查得H0=0.011kg/kg干气 =0.844m 3/kg干气 L=2500/0.844=2961kg干气/h H2=W/L+H1=48.45/2961+0.011=0.0274 kg/kg干气 I0=(1.01+1.88×0.011)×20+2492×0.011=48.0kJ/kg干气 I2=(1.01+1.88×0.0274)×50+2492×0.0274=121.3kJ/kg干气 绝热干燥过程I1=I2，即 I1=(1.01+1.88×0.011)t1+2492×0.011=121.3 t1=91.1℃
中南大学《化工原理》课程设计说明书 题目：煤油冷却器的设计 学院：化学化工学院 班级：化工0802 学号： 1505080802 姓名： ****** 指导教师：邱运仁 时间：2010年9月
目录 §一.任务书 (2) 1.1.题目 1.2.任务及操作条件 1.3.列管式换热器的选择与核算 §二.概述 (3) 2.1.换热器概述 2.2.固定管板式换热器 2.3.设计背景及设计要求 §三.热量设计 (5) 3.1.初选换热器的类型 3.2.管程安排（流动空间的选择）及流速确定 3.3.确定物性数据 3.4.计算总传热系数 3.5.计算传热面积 §四. 机械结构设计 (9) 4.1.管径和管内流速 4.2.管程数和传热管数 4.3.平均传热温差校正及壳程数 4.4.壳程内径及换热管选型汇总 4.4.折流板 4.6.接管 4.7.壁厚的确定、封头 4.8.管板 4.9.换热管 4.10.分程隔板 4.11拉杆 4.12.换热管与管板的连接 4.13.防冲板或导流筒的选择、鞍式支座的示意图(BI型) 4.14.膨胀节的设定讨论 §五.换热器核算 (21) 5.1.热量核算 5.2.压力降核算 §六.管束振动 (25) 6.1.换热器的振动 6.2.流体诱发换热器管束振动机理 6.3.换热器管束振动的计算 6.4.振动的防止与有效利用 §七. 设计结果表汇 (28) §八.参考文献 (29) §附：化工原理课程设计之心得体会 (30)
§一.化工原理课程设计任务书 1.1.题目 煤油冷却器的设计 1.2.任务及操作条件 1.2.1处理能力：40t/h 煤油 1.2.2.设备形式：列管式换热器 1.2.3.操作条件 (1).煤油：入口温度160℃，出口温度60℃ (2).冷却介质：循环水，入口温度17℃，出口温度30℃ (3).允许压强降：管程不大于0.1MPa,壳程不大于40KPa (4).煤油定性温度下的物性数据ρ=825kg/m3，黏度7.15×10-4Pa.s，比热容2.2kJ/(kg.℃)，导热系数0.14W/(m.℃) 1.3.列管式换热器的选择与核算 1.3.1.传热计算 1.3. 2.管、壳程流体阻力计算 1.3.3.管板厚度计算 1.3.4.膨胀节计算 1.3.5.管束振动 1.3.6.管壳式换热器零部件结构 §二.概述 2.1.换热器概述 换热器是化工、炼油工业中普遍应用的典型的工艺设备。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%～20%，在炼油厂约占总费用35%～40%。换热器在其他部门如动力、原子能、冶金、食品、交通、环保、家电等也有着广泛的应用。因此，设计和选择得到使用、高效的换热器对降低设备的造价和操作费用具有十分重要的作用。 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，即简称换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。 换热器的类型按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式。其中间壁式换热器应用最广泛，如表2-1所示。 表2-1 传热器的结构分类
第七章 干燥 【例7-1】 已知湿空气的总压p t =101.3kPa ，相对湿度?=0.6，干球温度t =30℃。试求： ①湿度H ；②露点t d ；③绝热饱和温度；④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 ；⑤送入预热器的湿空气体积流量，m 3 /h 。 解：已知p t =101.3kPa ，?=0.6，t =30℃。 由饱和水蒸气表查得水在30℃时的蒸气压p s =4.25kPa ①湿度H 可由式7-4求得： 016025 46031012546062206220.......p p p .H s t s =?-??=-=??kg/kg ②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 55225460...p p s =?==?kPa 由水蒸气表查得其对应的温度t d =21.4℃。 ③求绝热饱和温度t as 。按式（7-18） ()()H H c r t t as H as as --=/ （a ） 已知t =30℃并已算出H =0.016kg/kg ，又c H =1.01+1.88H =1.01+1.88×0.016=1.04kJ/kg ，而r as 、H as 是t as 的函数，皆为未知，可用试差法求解。 设t as =25℃，p as =3.17kPa ，H as =0.622 02.017 .33.10117 .3622.0=-=-as t as p p p kg/kg ， r as =2434kJ/kg ，代入式（a ）得t as =30-（2434/1.04）（0.02-0.016）=20.6℃＜25℃。 可见所设的t as 偏高，由此求得的H as 也偏高，重设t as =23.7℃，相应的p as =2.94kPa ，H as =0.622×2.94/（101.3-2.94）=0.0186kg/kg ，r as =2438kJ/kg ，代入式（a ）得t as =30-（2438/1.04）（0.0186-0.016）=23.9℃。两者基本相符，可认为t as =23.7℃。 ④预热器中加入的热量 Q =100×（1.01+1.88×0.016）（100-30） =7280kJ/h 或2.02kW ⑤送入预热器的湿空气体积流量 8825.46.03.1013.10127330273294.22100=?? ? ???-??? ??+?? =V m 3/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t d ； （e ）湿球温度t W ； （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。
干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：年产万吨苯冷却器的工艺设计 二、设计条件 1.生产能力（2、、3、、4、、5、、6）4 吨每年粗苯 10 2.设备型式：列管换热器 3.操作压力：常压 4.苯的进出口温度：进口 80℃,出口35℃ 5.换热器热损失为热流体热负荷的% 6.. 7.每年按330天计，每天24小时连续生产 8.建厂地址：兰州地区 9.要求管程和壳程的阻力都不大于104Pa, 10.非标准系列列管式换热器的设计 三、设计步骤及要求 1.确定设计方案 （1）选择列管换热器的类型 （2）选择冷却剂的类型和进出口温度 ！ （3）查阅介质的物性数据 （4）选择冷热流体流动的空间及流速 （5）选择列管换热器换热管的规格 （6）换热管排列方式 （7）换热管和管板的连接方式 （8）选择列管换热器折流挡板的形式 （9）材质的选择 2.初步估算换热器的传热面积A 3.{ 4.结构尺寸的计算 （1）确定管程数和换热管根数及管长 （2）平均温差的校核 （3）确定壳程数 （4）确定折流挡板，隔板规格和数量 （5）确定壳体和各管口的内径并圆整 5. 校核 （1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10%,不大于20%. · （2）核算管程和壳程的流体阻力损失 （3）管长和管径之比为6～10 如果不符合上述要求重新进行以上计算. 6. 附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、 补强圈等的选型 7. 将计算结果列表（见下表） 四、设计成果 1. 设计说明书（A4纸）
（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录 ^ （2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。 2. 换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘） 五、时间安排 （1）第十九周～第二十二周 （2）第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟. 六、设计考核 （1）设计是否独立完成； （2）设计说明书的编写是否规范 " （3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范 （4）答辩 七、参考资料 1、《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版社 2、《换热器设计手册》化学工业出版社 3、化工原理夏清天津科学技术出版社
一、填空题： 1、干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。 2、干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。 3、相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________；当φ=0时。表示该空气为___________。 4、干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_________________均恒定。 5、在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据___________而定的；平衡水分和自由水分是根据__________而定的。 6、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__________。 7、已知某物料含水量X1=0.4kg水/kg绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量X C=0.25kg水/kg绝干料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg绝干料，则物料的非结合水分为__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。 8、作为干燥介质的湿空气，其预热的目的____________________________ _____________________。 9、当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈_______，表明空气的吸湿能力愈__________，所以湿空气在进入干燥器之____________都要经______________。 10、在等速干燥阶段，干燥速率____________，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度_________________。 11、固体物料的干燥，一般分为_________________两个阶段。 12、在对流干燥器中最常用的干燥介质是_______________，它既是__________又是______。 13、等焓干燥过程的条件是_________________________________________ _________________。 14、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___________。 15、对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t，湿球温度t W和露点t d间的关系是______________。 16、由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是__________，降速干燥阶段除去的