化工原理课后习题答案上下册(钟理版)汇编

试求：

（1） 水分蒸发是qm,W （kg水?h-1）； （2） 空气消耗qm,L（kg绝干气?h-1）；

原湿空气消耗量qm,L’（kg原空气?h-1）；

-1

（3）干燥产品量qm,G2（kg?h）。

解：

qmG1=1000kg/h, w1=40℃, w2=5% H1=0.009, H2=0.039

qmGC=qmG1(1-w1)=1000(1-0.4)=600kg/h x1=0.4/0.6=0.67, x2=5/95=0.053

①qmw=qmGC(x1-x2)=600(0.67-0.053)=368.6kg/h ②qmL(H2-H1)=qmw

qmL?qmw368.6??12286.7

H2?H10.039?0.009qmL’=qmL(1+H1)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/h ③qmGC=qmG2(1-w2) ∴qmG2?qmGC600??631.6kg/h 1?w21?0.055-5某厂利用气流干燥器将含水20%的物料干燥到5%（均为湿基），已知每小时处理的原料量为1000kg，于40℃进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球温度为20℃，湿球温度为16.5℃，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球温度为60℃，湿球温度为40℃，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：

（1） 需要的空气量为多少m3?h-1？（以进预热器的状态计） （2） 空气进干燥器的温度？

0℃时水的汽化热2491.27kJ?kg-1，空气与水汽比热分别为1.01与1.88kJ?kg-1?K-1

解：

w1=0.2, w2=0.05, qmG1=1000kg/h, θ1=40℃, t0=20℃, tw0=16.5℃, t2=60℃, tw2=40℃

Q=1.01qmL(t2-t0)+qmw(2490+1.88t2)+qmGC(θ2-θ1)+Qc

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I1=I2

查图得：H0=0.01, H2=0.045

I1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.88H2)t2+2490H2 =(1.01+1.88×0.045)×60+2490×0.045＝177.7 (1.01+1.88×0.01)t1+2490×0.01=1.03t1+24.9=177.7

t1?177.7?24.9?148.4℃

1.03qmGC=qmG1(1-w1)=1000(1-0.2)=800 x1=0.2/0.8=0.25, x2=5/95=0.053 qmw=qmGC(x2-x1)=800(0.25-0.053)=157.6

qmL?qmw157.6??4502.9

H2?H10.045?0.01qmL’=qmL(1+H0)=4502.9(1+0.01)=4547.9

5-6湿物料含水量为42%，经干燥后为4%（均为湿基），产品产量为0.126kg/s，空气的干球温度为21℃，相对湿度40%，经预热器加热至93℃后再送入干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为60%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：

（1） 在I—图H上画出空气状态变化过程的示意图； （2） 设已查得H0=0.008kg水?kg-1绝干气，H2=0.03 kg水?kg-1绝干气)，求绝干

空气消耗量qm,L（kg绝干气?s-1）。 预热器供应之热量Qp（kw）。

解：

w1=0.42,w2=0.04, qmG2=0.126kg/s

t0=21, φ0=0.4, t1=93, φ2=0.6, I1=I2

H0=0.008, H2=0.03 qmG2(1-w2)=qmG1(1-w1)

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t1=93℃ I1=I2 H2=0.03 φ2=0.6 t0=21℃ φ0=0.6

∴qmG?qmG121?w21?0.04?0.126?0.209 1?w11?0.42∴qmw=qmG1- qmG2=0.209-0.126=0.0826

qmL??qmw0.0826??3.752kg/s

H2?H10.03?0.008Qp=qmL(I1-I0)=qmL(1.01+1.88H1)(t1-t0)=3.752(1.01+1.88×0.008)(93-21)=301.2kg/s

5-7有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000kg ?h-1（以干燥产品计）物料水分由12%降为3%（均为湿基）物料温度则由15℃至28℃，绝干物料的比热为1.3KJ ?kg-1绝干料，℃，空气的初温为25℃，湿度为0.01kg ?kg-1绝干空气，经预热器后升温至70℃，干燥器出口废气为45℃，设空气在干燥器进出口处焓值相等，干燥系统热损失可忽略不计，试求：

① 在H—I图上（或t—H图上）示意画出湿空气在整个过程中所经历的状态点； ② 空气用量（m3?h-1）（初始状态下）；

为保持干燥器进出口空气的焓值不变，是否需要另外向干燥器补充或移走热量？其值为多少？

解：

qmG2=1000, w1=12%, w2=3%, θ1=15, θ2=28, Cs=1.3, t0=25℃, H0=0.01, t1=70℃, t2=45℃, I1=I2

①qmGc=1000(1-0.12)=880, x1=12/88=0.136, x2=3/97=0.0309 qmw=880(0.136-0.0309)=92.5

I1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.88×0.01)×70+2490×0.01＝96.9 I2=(1.01+1.88H2)×45+2490H2=45.5+2574.6H2=96.9 ∴H2=(96.9-45.5)/2574.6=0.02

qmL?qmw92.5??9250kg/h

H2?H10.02?0.01qmL’=9250(1+0.01)=9343

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②qmLI1+QD+qmGcI1’=qmLI2+qmGcI2’

qmL(I1-I2)+QD=qmGc(I?2-I?1)=qmGc(Cs+Cwx1)(θ2-θ1) =880(1.3+4.18×0.136)(28-15)=21375kg/h 若要I1=I2, 需QD=21375kg/h

5-8用热空气干燥某湿物料。空气初始温度t0=20℃，初始湿度H0=0.006Kg水?kg-1干气。为保证干燥产品质量，空气进干燥器的温度不得高于90℃；为此在干燥器中间设置加热器。空气经预热器升温至90℃通入干燥器，当热空气温度降至60℃时，再用中间加热器将空气加热至90℃，废气离开干燥器时的温度变为60℃。假设两段干燥过程均视为等焓过程。

1、 在湿空气的H—I（或t—H）图上定性表示出空气通过整个干燥器的过程； 2、汽化每千克水所需的绝干空气量和所需供热量。

解：

t0=20℃, H0=0.006, t1=90℃, t?2=t2=60℃

I1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.88×0.006)×90+2490×0.006＝106.9 I2’=(1.01+1.88H2’)×60+2490H2’=1.01×60+（1.88×60+2490）H2’ =60.6+2602.8H2’=106.9

∴H2’=(106.9-60.6)/2602.8=0.0178

I?1=(1.01+1.88H2’)×90+2490H2’=(1.01+1.88×0.0178)×90+2490×0.0178＝138.2

I?2=I?1’=60.6+2602.8H2=138.2 ∴H?2=(138.2-60.6)/2602.8=0.03

qmL=qmw/(H?2-H1) ∴qmL/qmw=1/(H?2-H1)=1/(0.03-0.006)=41.7 Q=Q1+Q2=qmL(1.01+1.88H0)(t1-t0)+qmL(1.01+1.88H2’)(t2-t0) =qmL(t1-t0)(1.01+1.88H0+1.01+1.88H2’)

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