项目六 课题一 干燥基础知识-章节过关卷-《化工单元操作》（化工版第三版）（原卷版+解析版）

《化工单元操作》（化工版第三版） 项目六 干燥 课题一 干燥基础知识 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 干燥是利用 使物料中的 汽化，并通过气流或真空等方式将汽化后的水分或溶剂除去的操作。 2. 根据热能供给方式，干燥可分为 、 、 、 ，其中在工业中应用最为广泛的是 。 3. 对流干燥正常进行的必要条件是 。 4. 当物料中的水分与一定温度和湿度的空气达到平衡时，此时物料所含的水分称为 。 5. 干燥按照压力可分为 和 ，按照操作方式可分为 和 。 6. 物料在干燥初期，干燥速率 ，主要是因为物料表面有非结合水，汽化较容易。 7.  是在减压条件下进行的干燥，适用于热敏性物料。 8. 当总压为100kPa时，湿空气的温度为30℃，水汽分压为4kPa，则该湿空气的相对湿度是 。 9. 相对湿度的计算公式是 。 10. 1kg干空气及其所带有水汽的总体积称为湿空气的 。 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1.在一定的干燥条件下，根据物料中所含水分能否用干燥的方除去，可将其水分分为（ ）。 A.结合水分和非结合水分 B.结合水分和平衡水分 C.平衡水分和自由水分 D.自由水分和非结合水分 2.100kg湿物料中含水20kg，则该湿物料的干基含水量为（ ）。 A.15% B 20% C.25% D.40% 3.在一定压力下，将某不饱和湿空气由温度t1冷却至t2，则其相对湿度Φ（ ），绝对湿度H（ ） ，露点td（ ）。 A.增加，减小，不变 B.增加，不变，不变 C.降低，增加，不变 D.增加，增加，增加 4.在对流干燥过程中，使用预热器的目的是（ ）。 A.提高传热速率和空气的载湿能力 B.减少热量损失 B.降低传热速率和空气的载湿能力 D.避免被干燥物料过热 5.工业生产中，若需将溶液直接干燥得到颗粒(或粉状)产品，则可以选用（ ）。 A.沸腾床干燥器 B.气流干燥器 C.转筒干燥器 D.喷雾干燥器 6.对于同一干燥物系，恒速阶段的干燥速率越快，则其湿物料的临界含水量（ ）。 A.不变 B.越少 C.越大 D.以上三点都不对 7.用湿空气干燥某一湿物料时，若湿空气的流速增加，则湿物料的平衡含水量（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 8.以下各因素中，非影响干燥速率的因素是（ ）。 A.湿物料的特性 B.干燥设备 C.平衡水分 D.干燥介质特性 9.在总压不变的条件下，将湿空气与不断降温的冷壁相接触，直至空气在光滑的冷壁面上出水雾，此时的冷壁温度称为（ ）。 A.露点 B.湿球温度 C.干球温度 D.绝对饱和温度 10.为了保证被于燥物料表面不干裂、不起皱等，通常采用以下措施（ ）。 A.降低干燥速率 B.提高干燥速率 C.加大物料粒度 D.减小物料粒度 三、简答题（本答题共4小题，第1、2、3、4小题分值分别为10、13、10、7分，共计40分） 1.（本小题10分）干燥方法有哪几种?对流干燥的实质是什么? 2.（本小题13分）湿空气的性质有哪些?在干燥中各有什么作用? 3.（本小题10分）对同样的干燥要求，夏季与冬季哪一个季节空气消耗量大?为什么? 4.（本小题7分）影响干燥操作的主要因素有哪些?调节、控制应注意哪些问题? 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 《化工单元操作》（化工版第三版） 项目六 干燥 课题一 干燥基础知识 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 干燥是利用 使物料中的 汽化，并通过气流或真空等方式将汽化后的水分或溶剂除去的操作。 【答案】热能；水分或溶剂 【解析】干燥过程的本质就是提供热能，使物料中的液体（主要是水分，也可能是其他溶剂）获得能量转变为气态，然后通过一定方式将这些气态的水分或溶剂从物料周围环境中移除，从而降低物料的含水量或含溶剂量。 2. 根据热能供给方式，干燥可分为 、 、 、 ，其中在工业中应用最为广泛的是 。 【答案】传导干燥；对流干燥；辐射干燥；介电加热干燥；对流干燥 【解析】传导干燥是靠物体间的直接接触传递热量来干燥；对流干燥是利用热气流传递热量和带走水分；辐射干燥是利用电磁波辐射提供热量使物料干燥；介电加热干燥是利用高频电场使物料内部介质发热干燥。对流干燥由于具有干燥速率较快、操作方便、适应性强等优点，所以在工业生产中应用最为广泛。 3. 对流干燥正常进行的必要条件是 。 【答案】物料表面水汽的分压大于干燥介质中水汽的分压 【解析】只有当物料表面水汽的分压大于干燥介质中水汽的分压时，物料中的水分才能不断地向干燥介质中扩散，干燥介质才能不断地将水汽带走，从而使干燥过程持续进行下去。如果两者分压相等，水分扩散就会停止，干燥过程也无法进行。 4. 当物料中的水分与一定温度和湿度的空气达到平衡时，此时物料所含的水分称为 。 【答案】平衡水分 【解析】在一定的温度和湿度条件下，物料中的水分与周围空气会进行水分交换，当吸收和散失的水分达到动态平衡时，物料中所保持的水分就是平衡水分。它是物料在该空气状态下能够被干燥的极限。 5. 干燥按照压力可分为 和 ，按照操作方式可分为 和 。 【答案】常压干燥；真空干燥；连续干燥；间歇干燥。 【解析】常压干燥是在大气压力下进行的干燥操作，设备简单，操作方便；真空干燥是在低于大气压力下进行干燥，适用于热敏性、易氧化等物料。连续干燥是物料连续地加入和排出干燥设备，生产效率高，产品质量稳定；间歇干燥则是将物料分批加入干燥设备，干燥完成后再分批取出，操作灵活，适用于小批量、多品种的生产。 6. 物料在干燥初期，干燥速率 ，主要是因为物料表面有非结合水，汽化较容易。 【答案】较大 【解析】非结合水与物料的结合力较弱，在干燥过程中很容易汽化，所以在干燥初期，物料表面存在大量非结合水时，水分汽化速度快，干燥速率较大。随着干燥的进行，非结合水逐渐减少，干燥速率逐渐下降。 7.  是在减压条件下进行的干燥，适用于热敏性物料。 【答案】真空干燥 【解析】在减压条件下，水的沸点降低，物料可以在较低的温度下进行干燥，这样可以减少热敏性物料在干燥过程中因高温而发生变质、分解等问题的可能性，所以真空干燥常用于处理热敏性物料。 8. 当总压为100kPa时，湿空气的温度为30℃，水汽分压为4kPa，则该湿空气的相对湿度是 。 【答案】47.56% 【解析】30℃时水的饱和蒸气压经查表约为 4.24kPa。根据相对湿度计算公式（其中为相对湿度，为水汽分压，为同温度下水的饱和蒸气压）可得。 9. 相对湿度的计算公式是 。 【答案】Ψ=P / PS 【解析】该公式表明相对湿度是湿空气中水蒸气的实际分压与同温度下水的饱和蒸气压的比值，再乘以 100% 转化为百分数形式，它反映了湿空气中水蒸气接近饱和状态的程度。 10. 1kg干空气及其所带有水汽的总体积称为湿空气的 。 【答案】比体积 【解析】比体积是湿空气的一个重要性质参数，它在干燥过程的计算和干燥设备的设计等方面都有重要作用，用于衡量湿空气在单位质量干空气基础上所占据的体积大小。 二、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1.在一定的干燥条件下，根据物料中所含水分能否用干燥的方除去，可将其水分分为（ ）。 A.结合水分和非结合水分 B.结合水分和平衡水分 C.平衡水分和自由水分 D.自由水分和非结合水分 【答案】C 【解析】根据物料中所含水分能否用干燥方法除去，可分为平衡水分和自由水分。平衡水分是在一定空气状态下，物料表面水分所产生的水蒸气压与空气中水蒸气分压相等时，物料中所含的水分，这部分水分不能用干燥方法除去；自由水分是物料中所含大于平衡水分的那部分水分，可以用干燥方法除去。结合水分和非结合水分是根据水分与物料的结合方式来划分的。 2.100kg湿物料中含水20kg，则该湿物料的干基含水量为（ ）。 A.15% B 20% C.25% D.40% 【答案】C 【解析】考察的基本公式的应用。 3.在一定压力下，将某不饱和湿空气由温度t1冷却至t2，则其相对湿度Φ（ ），绝对湿度H（ ） ，露点td（ ）。 A.增加，减小，不变 B.增加，不变，不变 C.降低，增加，不变 D.增加，增加，增加 【答案】A 【解析】不饱和湿空气冷却，温度降低，其容纳水汽的能力降低，而水汽含量不变，所以相对湿度增加；绝对湿度是单位质量干空气中所含水汽的质量，由于没有水汽的增减，所以绝对湿度不变；露点是湿空气在水汽含量和气压不变的条件下，冷却到饱和状态时的温度，只与水汽含量和气压有关，所以露点不变。 4.在对流干燥过程中，使用预热器的目的是（ ）。 A.提高传热速率和空气的载湿能力 B.减少热量损失 B.降低传热速率和空气的载湿能力 D.避免被干燥物料过热 【答案】A 【解析】在对流干燥过程中，使用预热器提高空气温度，一方面可以提高传热推动力，从而提高传热速率；另一方面，温度升高，空气容纳水汽的能力增加，即提高了空气的载湿能力，有利于干燥过程进行。 5.工业生产中，若需将溶液直接干燥得到颗粒(或粉状)产品，则可以选用（ ）。 A.沸腾床干燥器 B.气流干燥器 C.转筒干燥器 D.喷雾干燥器 【答案】D 【解析】喷雾干燥器是将溶液、乳浊液等直接喷成雾状，在热气流中进行干燥，可直接得到颗粒或粉状产品。沸腾床干燥器、气流干燥器、转筒干燥器一般用于处理固体物料，不适用于将溶液直接干燥成颗粒（或粉状）产品。 6.对于同一干燥物系，恒速阶段的干燥速率越快，则其湿物料的临界含水量（ ）。 A.不变 B.越少 C.越大 D.以上三点都不对 【答案】C 【解析】对于同一干燥物系，恒速阶段干燥速率越快，意味着水分汽化速率越快，在降速阶段开始前，物料内部水分向表面迁移的速度跟不上表面水分汽化速度的时间就会提前，所以湿物料的临界含水量越大。 7.用湿空气干燥某一湿物料时，若湿空气的流速增加，则湿物料的平衡含水量（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 【答案】C 【解析】湿物料的平衡含水量只与物料本身的性质和空气的状态（温度、湿度等）有关，与湿空气的流速无关。所以湿空气流速增加，湿物料的平衡含水量不变。 8.以下各因素中，非影响干燥速率的因素是（ ）。 A.湿物料的特性 B.干燥设备 C.平衡水分 D.干燥介质特性 【答案】C 【解析】影响干燥速率的因素有湿物料的特性、干燥设备、干燥介质特性等。平衡水分是物料在一定空气状态下的一个固定值，它不是影响干燥速率的因素，而是干燥过程的一个极限状态参数，干燥只能除去自由水分，不能除去平衡水分。 9.在总压不变的条件下，将湿空气与不断降温的冷壁相接触，直至空气在光滑的冷壁面上出水雾，此时的冷壁温度称为（ ）。 A.露点 B.湿球温度 C.干球温度 D.绝对饱和温度 【答案】A 【解析】在总压不变的条件下，将湿空气与不断降温的冷壁相接触，直至空气在光滑的冷壁面上出水雾，此时空气达到饱和状态，冷壁温度就是该湿空气的露点温度。 10.为了保证被于燥物料表面不干裂、不起皱等，通常采用以下措施（ ）。 A.降低干燥速率 B.提高干燥速率 C.加大物料粒度 D.减小物料粒度 【答案】A 【解析】为了保证被干燥物料表面不干裂、不起皱等，通常需要降低干燥速率，使物料内部水分有足够时间向表面迁移，避免表面水分过快汽化而导致表面干裂、起皱等问题。 三、简答题（本大题共4小题，第1、2、3、4小题分值分别为10、13、10、7分，共计40分） 1.（本小题10分）干燥方法有哪几种?对流干燥的实质是什么? 【答案】 （1）干燥方法： 按操作压力：可分为常压干燥和真空干燥。常压干燥操作简单，设备成本较低；真空干燥适用于热敏性、易氧化物料，能在较低温度下除去水分，减少物料变质风险。 按操作方式：可分为连续干燥和间歇干燥。连续干燥生产能力大，产品质量稳定，适用于大规模生产；间歇干燥操作灵活，适用于小批量、多品种物料的干燥。 按热量传递方式：可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥等。传导干燥是热量通过固体壁面传递给物料；对流干燥是利用热气流与物料接触传递热量；辐射干燥是利用电磁波辐射使物料受热干燥；介电加热干燥是利用高频电场使物料内部介质发热干燥。 （2） 对流干燥的实质： 对流干燥是利用热空气（或其他高温气体）作为干燥介质，将热量传递给湿物料，使物料中的水分汽化并被气流带走的过程。其实质是热、质同时传递的过程，热空气将热量以对流方式传给湿物料，使物料表面水分汽化，物料内部水分在浓度差作用下向表面扩散，然后被气流带走，从而实现物料的干燥。 2.（本小题13分）湿空气的性质有哪些?在干燥中各有什么作用? 【答案】 （1）湿空气的性质 湿度：表示湿空气中水蒸气的含量，分为绝对湿度和相对湿度。绝对湿度是单位体积湿空气中所含水蒸气的质量；相对湿度是湿空气中水蒸气的实际分压与同温度下水的饱和蒸气压之比，反映了湿空气容纳水蒸气的能力。 比焓：单位质量干空气及其所带有的水蒸气的焓值之和，是湿空气的一个重要能量参数。 干球温度：用普通温度计测量得到的湿空气温度，是湿空气的实际温度。 湿球温度：在湿空气与湿纱布间传热、传质达到平衡时，湿纱布上水分的温度，可反映湿空气的冷却能力。 露点温度：湿空气在保持含湿量不变的情况下冷却到饱和状态时的温度，当湿空气温度降低到露点温度以下时，水蒸气会凝结成水滴。 （2）在干燥中的作用 湿度决定了湿空气吸收水分的能力，相对湿度越低，湿空气吸收水分的能力越强，干燥效果越好。 比焓用于计算干燥过程中的热量传递和能量消耗，为干燥设备的设计和操作提供依据。 干球温度是干燥过程中加热湿空气的重要参数，干球温度越高，湿空气携带的热量越多，干燥速率越快，但要考虑物料的耐热性。 湿球温度可用于判断干燥过程的极限冷却能力，在干燥操作中，湿球温度常作为控制干燥条件的重要参考。 露点温度可帮助判断湿空气在干燥过程中是否会出现水蒸气凝结现象，避免影响干燥效果和产品质量。 3.（本小题10分）对同样的干燥要求，夏季与冬季哪一个季节空气消耗量大?为什么? 【答案】 对同样的干燥要求，夏季空气消耗量大。原因如下：夏季气温高，湿空气的饱和蒸气压大，在相同的相对湿度下，夏季湿空气中水蒸气的含量较高，即湿度较大。而干燥过程中，空气吸收水分的能力与空气的湿度有关，湿度越低，吸收水分的能力越强。冬季气温低，湿空气的饱和蒸气压小，相同相对湿度下，冬季湿空气的湿度较小，其吸收水分的能力相对较强，所以达到同样的干燥要求，冬季所需的空气量相对较少，而夏季则需要消耗更多的空气来带走物料中的水分。 4.（本小题7分）影响干燥操作的主要因素有哪些?调节、控制应注意哪些问题? 【答案】 （1）影响干燥操作的主要因素 物料性质：包括物料的形状、大小、含水量、孔隙率、热敏性等。例如，颗粒状物料比块状物料干燥速度快；热敏性物料不能采用高温干燥。 干燥介质：干燥介质的温度、湿度、流速等对干燥效果有重要影响。温度高、湿度低、流速大，通常有利于提高干燥速率，但要考虑物料的承受能力。 干燥设备：不同类型的干燥设备具有不同的干燥性能和特点，如厢式干燥器适用于小批量、多品种物料干燥，而流化床干燥器适用于颗粒状物料的连续干燥。 操作条件：干燥时间、干燥过程中的压力等操作条件也会影响干燥效果，干燥时间不足可能导致物料干燥不充分。 （2）调节、控制应注意的问题 温度控制：根据物料的热敏性和干燥要求，合理控制干燥介质的温度，避免温度过高导致物料变质或烧焦，温度过低则干燥效率低下。 湿度调节：及时排出干燥过程中产生的湿空气，补充新鲜的低湿度空气，以维持干燥介质的湿度在合适范围内，保证干燥效果。 流速调整：根据物料的特性和干燥阶段，适当调整干燥介质的流速，在干燥初期，可采用较大流速提高干燥速率，在干燥后期，适当降低流速，防止物料过度干燥或被气流带走。 干燥时间控制：通过实验或经验确定合适的干燥时间，确保物料达到规定的干燥程度，同时避免过度干燥造成能源浪费和物料品质下降。 物料翻动：对于某些干燥设备，如厢式干燥器，需要定期翻动物料，使物料受热均匀，提高干燥的均匀性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$