化工原理第二版 - (下册)夏清,贾绍义 - 课后习题解答

/0.000291]

= 0.0014

∴ΝOG =(Y1-Y2)/ΔYm = (0.02997-0.000297)/0.0014 = 21.2 HOG = V/(KYaΩ) = 0.015/(0.000395×101.33) = 0.375

H =ΝOG × HOG = 21.2×0.375 = 7.9m

第3章 干燥

1.已知湿空气的总压强为50kPa,温度为60℃相对湿度40%,试求:(1)湿空气中水气的分压;(2)湿度;(3)湿空气的密度 解:(1)查得60℃时水的饱和蒸汽压PS = 19.932kPa ∴ 水气分压 P水气 = PSф= 19.932×0.4 = 7.973kPa

(2)H = 0.622 P水气 / (P-P水气)=0.622×7.973/(50-7.973) = 0.118 kg/kg绝干 (3)1kg绝干气中含0.118kg水气

x绝干 = (1/29)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.84 x水气 = (0.118/18)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.16

∴ 湿空气分子量M0 = 18x水气 + 29x绝干气 = 18×0.16 + 29×0.84

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= 27.249 g/mol

∴湿空气密度 ρ= MP/RT = (27.24×10-3×50×103)/(8.314×333) = 0.493 kg/m3湿空气

2.利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程 序号 干球温度 湿球温度 湿 度 相对湿度 焓 水气分压 露点 ℃ ℃ kg/kg绝干 % kg/kg绝干 kPa ℃

1 60 35 0.03 22 140 5 30

2 40 27 0.02 40 90 3 25

3 20 18 0.013 75 50 2 15

4 30 28 0.025 85 95 4 25

3.干球温度为20℃,湿度为0.009 kg/kg绝干的湿空气通过预热器加热到50℃,再送往常压干燥器中,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原湿空气在预热器过程中焓的变化; (2) 1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。

解:(1)原湿空气的焓: I0 = (1.01 + 1.88H0)t + 2490 H0

= (1.01 + 1.88×0.009)×20 + 2490×0.009 = 43 kJ/kg绝干

通过预热器后空气的焓 I1 = (1.01 + 1.88×0.009)×50 + 2490 ×

3

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0.0009

= 73.756 kJ/kg绝干 焓变化ΔH = I1 - I0 = 30.756 kJ/kg绝干

空气的密度 ρ= MP/RT = (29×10-3×101.33×103)/(8.314×293)

= 1.21 kg/m3

∴ 1m3原湿空气焓的变化为 ΔH = 30.756×1.21/1.009 = 36.9 kJ/kg

湿气

(2)等焓干燥 I1 = I2 = 73.756 kJ/kg绝干

假设从干燥器中出来的空气湿度t = 26.8℃,查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压

PS = 3.635 kPa

∴ H2 = 0.622φ PS / (P-фPS)

= 0.622×0.8×3.635/(101.33-0.8×3.635) = 0.0184 kJ/kg绝干

由 I2 = 73.756 = (1.01 + 1.88H2)t2 + 2490 H2 试差 假设成立 ∴ H2 = 0.0184 kJ/kg绝干

获得水分量 :ΔH = H2 - H0 = 0.0184-0.009 = 0.0094 kJ/kg绝干 = 0.0094×1.21/1.009 = 0.011 kJ/kg湿气

4.将t0 = 25℃,ф0= 50%的常压新鲜空气,与干燥器排出的t2 = 50℃,ф2= 80%的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为1:3。分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焓。

解:(1)查得25℃时和50℃时水的饱和蒸汽压分别为3.291 kPa和12.34kPa

新鲜空气湿度 H0 = 0.622φ0 PS / (P-ф0PS)

= 0.622×0.5×3.291/(101.33-0.5×3.291) = 0.01027 kg水/kg绝干 废气湿度 H2 = 0.622φ2 PS / (P-ф2PS)

= 0.622×0.8×12.34/(101.33-0.8×12.34)

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= 0.20142 kg水/3kg绝干 混合气湿度 Hm = (0.01027+0.06714×3)/(1+3) = 0.0529 kg水/kg绝干

混合气温度 tm = (25+50×3)/(1+3)= 43.75℃ ∴ 混合气焓:Im =( 1.01 + 1.88Hm)tm + 2490 Hm

=(1.01+1.88×0.0529)×43.75 + 2490×0.0529 = 180.26 kJ/kg绝干 (2)做图发略

5.干球温度t0 = 26℃,湿球温度tw0 = 23℃的新鲜空气,预热到t1= 95℃后送入连续逆流干燥器内,离开干燥器时温度为t2= 85℃。湿物料初始状况为:温度θ1= 25℃,含水量ω1= 1.5%

终了时状态为:温度θ2 = 34.5℃ ,ω2 = 0.2%。每小时有9200kg湿物料加入干燥器内。绝干物料的比热容CS = 1.84 kJ/(kg绝干·℃)。干燥器内无输送装置,热损失为580kJ/kg汽化的水分。试求: (1) 单位时间内回的的产品质量; (2) 写出干燥过程的操作线方程; (3) 在H-I图上画出操作线;

(4) 单位时间内消耗的新鲜空气质量。

解:(1)G = G1(1-ω1)= 9200×(1-0.0015)= 9062kg/h ∴ 干燥产品质量 G2 = G/(1-ω2)= 9080 kg/h

(2)X1 = ω1/ (1-ω1)= 0.01523 X2 = ω2/(1-ω2)= 0.002

当干球温度t0 = 26℃,湿球温度为23℃ 时由图5-3查的空气的湿度

H0 = 0.02 kg水/kg绝干 I1 = (1.01 + 1.88H1)t1 + 2490 H1

=(1.01+1.88×0.02)×95 + 2490×0.02 = 149.322 kJ/kg绝干

I1' - I2' = CS(θ1 -θ2)+ CW(X1θ1 –X2θ2)

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