干燥习题（附答案）

一、填空及问答题：

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_____________________________________。

11.欲在298K时用相对温度为60℅的空气干燥木材，使其中水分降到11.5℅（湿基），你认为是否可能？为什么？已知在此条件下木材的平衡水分为12℅（干基）。

12. 湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处？

13、什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度？两者有何关系？如何测定？

14要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？

15.测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？为什么

16. 在对流干燥过程中。为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？ 17. 如何强化干燥过程？

18. 为什么临界含水量Xc的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?下列两种情况下Xc将会变大还是变小? （1）提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时；（2）物料的厚度减小时。试从干燥机理加以分析。

1

二、计算题：

1. 已知湿空气的（干球）温度为50℃，湿度为0.02kg/kg干气，试计算下列两种情况下的相对湿度及同温度下容纳水分的最大能力（即饱和湿度），并分析压力对干燥操作的影响。（1）总压为101.3kPa；（2）总压为26.7 kPa。

解：（1）p?101.3kPa时： 由 H?0.622pv

p?pv?pv?Hp0.02?101.3??3.156kPa

0.622?H0.622?0.02查得50℃水的饱和蒸汽压为12.34kPa，则相对湿度 ??pv3.156?100%??100%?25.57% ps12.34pS12.34?0.622??0.086kg/kg干气 p?pS101.3?12.34饱和湿度： HS?0.622‘（2）p?26.7kPa时：

p’v‘Hp0.02?26.7???0.832kPa 0.622?H0.622?0.02‘p0.832v ???100%??100%?6.74%

ps12.34’ H’S?0.622pS‘p?pS?0.622?12.34?0.535kg/kg干气

26.7?12.34由此可知，当操作压力下降时，??，HS?，可吸收更多的水分，即减压对干燥有利。

2. 常压下湿空气的温度为80℃、相对湿度为10％。试求该湿空气中水汽的分压、湿度、湿比容、比热及焓。

查得80℃下水的饱和蒸汽压为47.38kPa。

?水汽分压 pv??pS?0.1?47.38?4.738kPa 湿度 H?0.622湿比容

pv4.738?0.622?0.031kg/kg干气 p?pv101.3?4.738?H?(0.773?1.244H)?273?t273 273?80＝(0.773?1.244?0.031)?＝1.049m3/kg干气273 2

＋1.88?0.031＝1.068kJ/kg干气??C 比热 cH?1.01?1.88H＝1.01焓

IH?(1.01?1.88H)t?2492H＝1.068?80＋2492?0.031＝162.69kJ/kg干气

3．在I-H图上确定本题附表中空格内的数值。

干球温度 t/℃ 1 2 3 4 5 （30） （70） （60） （50） （40） 湿球温度 ｔw/℃ （20） 45 35 37 25 露点温度 ｔd/℃ 15 42.5 30 35.5 （20） 湿度 Ｈ/kg/kg干气 0.011 0.063 （0.03） 0.042 0.015 相对湿度 /Φ％ 40 30 23 (50) 30 焓 /ＩkJ/kg干气 60 240 140 60 80 水汽分压 ｐv/kPa 1.9 (9.5) 4.5 6.2 2.2

5．常压下将温度为25℃、相对湿度为50％的新鲜空气与温度为50℃、相对湿度为80％的废气混合，混合比为2：3（以绝干空气为基准），试计算混合后的湿度、焓及温度。

解：（1）t1?25?C,?1?50%的新鲜空气： 25℃时，pS1?3.168kPa

?H1?0.622?1pS10.5?3.168?0.622??9.88?10?3kg/kg干气p??1pS1101.3?0.5?3.168

IH1?(1.01?1.88H1)t1?2492H1＝(1.01?1.88?9.88?10)?25＋2492?9.88?10＝50.34kJ/kg干气?3?3

t2?50?C,?2?80%的废气：

50℃时，pS2?12.34kPa

?H2?0.622?2pS20.8?12.34?0.622??0.0672kg/kg干气p??2pS2101.3?0.8?12.34

IH2?(1.01?1.88H2)t2?2492H2＝(1.01?1.88?0.0672)?50＋2492?0.0672＝224.3kJ/kg干气

所以混合湿度 HM?2323H1?H2??9.88?10?3??0.0672?0.0443kg/kg干气 5555混合焓： IM?

2323I1?I2??50.34??224.3?154.7kJ/kg干气 55553

而 IM?(1.01?1.88HM)tM?2492HM

?tM?IM?2492HM154.7?2492?0.0443??40.5?C

1.01?1.88HM1.01?1.88?0.0443

6．干球温度为20℃、湿球温度为16℃的空气，经过预热器温度升高到50℃后送至干燥器内。空气在干燥器内绝热冷却，离开干燥器时的相对湿度为80％，总压为101.3kPa。试求：

（1）在I-H图中确定空气离开干燥器时的湿度；

（2）将100m3新鲜空气预热至50℃所需的热量及在干燥器内绝热冷却增湿时所获得的水分量。

干气 解：（1）空气t0?20?C,tW?16?C，查得H0?0.01kg/kg干气 预热后：t1?50?C,H1?0.01kg/kg干气 绝热冷却后，查得t2?30?C,H2?0.018kg/kg（2）湿空气的比容：

?H?(0.773?1.244H0)?273?t0273

273?203＝(0.773?1.244?0.01)?＝0.843m湿气/kg干气273V100??118.62kg vH0.843则100m3湿空气中绝干空气的质量： L?预热器加入热量：

QP?L(I1?I0)?LcH(t1?t0)?118.62?(1.01?1.88?0.01)?(50?20)?3661kJ

获得水分量：

W?L(H2?H1)?118.62?(0.018?0.01)?0.95kg

4

7．湿空气在总压101.3kPa、温度10℃下，湿度为0.005 kg/kg干气。试计算： （1） 相对湿度Φ1；

（2） 温度升高到35℃时的相对湿度Φ2；

（3） 总压提高到115kPa，温度仍为35℃时的相对湿度Φ3；

（4） 如总压提高到1471kPa，温度仍维持35℃，每100m原湿空气所冷凝出的水分

量。

解：（1）10℃水饱和蒸汽压 pS1?1.226kPa ?pv? ?1?Hp0.005?101.3??0.808kPa

0.622?H0.622?0.0053

pv0.808?100%??100%?65.9% ps11.226（2）t2＝35℃，pS2?5.621kPa

?2?pv0.808?100%??100%?14.4% ps25.621（3）p'?115kPa时， pv'Hp'0.005?115???0.917kPa 0.622?H0.622?0.005' ?2?'pv0.917?100%??100%?16.3% ps25.621 (4) p'?1471kPa, t2＝35℃时： 饱和湿度 HS?0.622原湿空气比容

pS5.621?0.622?0.0024kg/kg干气 p?pS1471?5.621?H?(0.773?1.244H1)?273?t1273

273?103＝(0.773?1.244?0.005)?＝0.808m湿气/kg干气2733

100m原湿空气中绝干空气质量 L?V100??123.76kg干气 vH0.808则冷凝出水

?123.76?(0.005?0.0024)?0.322kg W＝L（H?HS）

5

x kg水/kg干料8．附图为某物料在25℃时的平衡曲线。如果将含水量为0.35kg水／kg干料的此种物料与Φ＝50％的湿空气接触，试确定该物料平衡水分和自由水分，结合水分和非结合水分的大小。

解：Φ＝50％，

0.200.150.100.05平衡水分X*?0.095kg/kg干料 则自由水分

X?X*?0.35?0.095?0.255kg/kg干料0.000102030405060708090100? (%)习题8 附图

Φ＝100％，

平衡水分X*?0.185kg/kg干料 即结合水分X*?＝100％?0.185kg/kg干料

则非结合水分X?X*?＝100％?0.35?0.185?0.165kg/kg干料

9． 在常压干燥器中将某物料从湿基含水量10％干燥至2％，湿物料处理量为300kg/h。干燥介质为温度80℃、相对湿度10％的空气，其用量为900kg/h。试计算水分汽化量及空气离开干燥器时的湿度。

解：t?80?C,??10%，在H-I图中查得H1＝0.031kg/kg干气

L'900??872.94kg干气/h 绝干空气质量L?1?H11?0.031 物料干基含水量 X1?X2?w10.1??0.1111kg/kg干料 1?w11?0.1w20.02??0.0204kg/kg干料 1?w21?0.02绝干物料量 GC?G1(1?w1)?300?(1?10%)?270kg/h

（X1?X2）?270?(0.111?0.0204)?24.49kg/h 汽化水分量 W?GC 6

又 W?L(H2?H1) 则干燥器空气出口湿度 H2?H1?

10．在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为100kg/h，要求将湿基含水量由40％减至5％。干燥介质为干球温度20℃，湿球温度16℃的空气，经预热器加热至80℃后送至干燥器内。空气在干燥器内为等焓变化过程，空气离开干燥器时温度为30℃，总压为101.3kPa。试求：（1）水分汽化量；（2）干燥产品量；（3）湿空气的消耗量；（4）加热器向空气提供的热量。

解：（1）水分汽化量 W?G1?G2＝G1－或 X1?X2?1?w1w?w20.4?0.05G1?1G1??100?36.84kg/h 1?w21?w21?0.05W24.49?0.031??0.059kg/kg干气 L872.94w10.42??kg/kg干料 1?w11?0.43w20.051??kg/kg干料 1?w21?0.0519GC?G1(1?w1)?100?(1?0.4)?60kg/h

21W?GC（X1?X2）?60?(?)?36.84kg/h

319（2）干燥产品量

G2?G1?W?100?36.84?63.16kg/h

干气 （3）由t0?20?C,tW0?16?C查图，得H0?0.01kg/kg干气 预热后 t1?80?C,H1?0.01kg/kgI1?(1.01?1.88H1)t1?2492H1＝(1.01?1.88?0.01)?80＋2492?0.01＝107.22kJ/kg干气

出口空气：等焓过程I2?I1

即 (1.01?1.88H2)t2?2492H2?107.22

(1.01?1.88?H2)?30?2492H2?107.22

干气 得：H2?0.03kg/kg）而 W?L（H2?H1

L?W36.84??1842kg/h

H2?H10.03?0.01湿空气用量

7

L'?L(1?H0)?1842?(1?0.01)?1860kg/h （4）预热器中的加热量：

11．在常压干燥器中，将某物料从湿基含水量5％干燥到0.5％。干燥器的生产能力为7200kg干料/h。已知物料进、出口温度分别为25℃、65℃，平均比热为1.8kJ/(kg·℃)。干燥介质为温度20℃、湿度0.007 kg／kg干气的空气，经预热器加热至120℃后送入干燥器，出干燥器的温度为80℃。干燥器中不补充热量，且忽略热损失，试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。

解：物料干基含水量 X1?0.050.005?0.05263 X2??0.005025

1?0.051?0.005Qp?L(I1?I0)?LcH(t1?t0)?1842?(1.01?1.88?0.01)?(80?20)?31.58kW3600

)?342.76kg/h ?W?GC(X1?X2)?7200?(0.05263?0.005025又 W?L(H2?H1)

即 342.76?L(H2?0.007) （1） 干燥器中不补充热量，且忽略热损失，则 QD?L(I1?I2)?GC(I2?I1)?0

即 L(I1?I2)?GC(I2?I1) （2）

''''GC(I2?I1)?GCcM2(?2??1)?7200?1.8?(65?25)?518400

而 I1?(1.01?1.88?0.007)?120?2492?0.007?140.22

I2?(1.01?1.88H2)?80?2492H2?80.8?2642.4H2 将上式代入（2）中，

''.4H2)?518400 L(140.22?80.8?2642 （3）

kg/kg干气，L?34798kg/h 联立（1）、（3）得：H2?0.01685

8

12．用热空气干燥某种湿物料，新鲜空气的温度为20℃、湿度为0.006kg／kg干气，为保证干燥产品质量，要求空气在干燥器内的温度不能高于90℃，为此，空气在预热器内加热至90℃后送入干燥器，当空气在干燥器内温度降至60℃时，再用中间加热器将空气加热至90℃，空气离开干燥器时温度降至60℃，假设两段干燥过程均可视为等焓过程，试求： (1)在Ｉ-Ｈ图上定性表示出空气通过干燥器的整个过程；

(2)汽化每千克水分所需的新鲜空气量。 解：空气状态变化过程如图所示。

干气 A：tA?20?C,HA?0.006kg/kgI

B1 90℃ 60℃ A 20℃ H0 B2 C C1 φ=100% 由 IB1?IC1

H （1.01?1.88?0.006）?90?2492?0.006?（1.01?1.88HC1）?60?2492HC1

干气 得 HC1?0.0178kg/kg干气 也即 HB2?0.0178kg/kg又 IB2?IC

（1.01?1.88?0.0178）?90?2492?0.0178?（1.01?1.88HC）?60?2492HC

得 HC?0.0298kg/kg干气 故汽化1kg水所需干空气用量 l?11??42.02kg/kg水

HC?HA0.0298?0.006新鲜空气用量

'水 l?l(1?HA)?42.02?1.006?42.3kg/kg

13. 在常压连续逆流干燥器中，采用废气循环流程干燥某湿物料，即由干燥器出来的部分废气与新鲜空气混合，进入预热器加热到一定的温度后再送入干燥器。已知新鲜空气的温度为25℃、湿度为0.005kg/kg干气，废气的温度为40℃、湿度为0.034kg/kg干气，循环

9

比（循环废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比）为0.8。湿物料的处理量为1000kg/h，湿基含水量由50％下降至3％。假设预热器的热损失可忽略，干燥过程可视为等焓干燥过程。试求：

（1） 在I-H图上定性绘出空气的状态变化过程； （2） 新鲜空气用量； （3） 预热器中的加热量。 解：（1）废气循环流程如下图所示。

L0,t0,H0

空气状态变化过程如图所示。

L2 循环比0.8 L1, tM,HM 预热器 t1,H1 GC,X2 I

B t1 t2 A t0

H0 H M C φ=100% t2,H2 GC,X1 干燥器 CM1? 图中：

MA4（2）物料干基含水量

0.50.033X1??1 X2??

1?0.51?0.0397绝干物料

GC?G1(1?w1)?1000?(1?0.5)?500kg/h汽化水分量

W?GC(X1?X2)?500?(1?3)?484.5kg/h 97对整个干燥过程进行物料衡算

W?L(H2?H0)

则绝干空气用量 L?新鲜空气用量

kg/h L'?L(1?H0)?16707?(1?0.005)?16790W484.5??16707kg/h

H2?H00.034?0.005（3）预热器中加热量

QP?L1(I1?IM)?L1(I2?IM)

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