《化工单元操作》干燥器的物料衡算（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《化工单元操作》干燥器的物料衡算-讲义 1、掌握干燥器的物料衡算方程。 知识点一 物料中含水量的表示方法 (1)湿基含水量 湿物料中所含水分的质量分数称为湿物料的湿基含水量w。 kg 水/kg 湿料 (2)干基含水量 不含水分的物料通常称为绝对干料.湿物料中的水分的质量与绝对干料质量之比，称为湿物料的干基含水量X。 kg 水/kg 干物料 两者的关系 物料含水量的表示方法有湿基含水量和干基含水量，其中湿基含水量的计算公式是（ ） A. 湿物料中水分的质量 / 湿物料的总质量 B. 湿物料中水分的质量 / 湿物料中绝对干料的质量 C. 湿物料中绝对干料的质量 / 湿物料的总质量 D. 湿物料中绝对干料的质量 / 湿物料中水分的质量 【答案】A 【解析】湿基含水量是用湿物料中水分的质量与湿物料的总质量之比来表示，故 A 正确。 1. 干基含水量的计算公式是（ ） A. 湿物料中水分的质量 / 湿物料的总质量 B. 湿物料中水分的质量 / 湿物料中绝对干料的质量 C. 湿物料中绝对干料的质量 / 湿物料的总质量 D. 湿物料中绝对干料的质量 / 湿物料中水分的质量 【答案】B 【解析】干基含水量是以湿物料中水分的质量与湿物料中绝对干料的质量之比来定义的，所以 B 选项正确。 2. 已知湿物料质量为 100kg，其中水分质量为 20kg，则该物料的湿基含水量为（ ） A. 20% B. 25% C. 80% D. 120% 【答案】A 【解析】根据湿基含水量公式，湿基含水量 = 20÷100×100% = 20%，故 A 正确。 3. 若某物料的干基含水量为 0.5kg 水 /kg 干物料，意味着（ ） A. 每 1kg 湿物料中含有 0.5kg 水 B. 每 1kg 干物料中含有 0.5kg 水 C. 每 0.5kg 湿物料中含有 1kg 水 D. 每 0.5kg 干物料中含有 1kg 水 【答案】B 【解析】干基含水量的含义是每千克干物料中所含水分的质量，所以干基含水量为 0.5kg 水 /kg 干物料表示每 1kg 干物料中含有 0.5kg 水，B 正确。 1. 某湿物料干基含水量为 X，湿基含水量为 w，二者的关系是（ ） A. X = w/(1 - w) B. X = w/(1 + w) C. X = (1 - w)/w D. X = (1 + w)/w 【答案】A 【解析】设湿物料中水分质量为 m1，绝对干料质量为 m2，则 w = m1/(m1 + m2)，X = m1/m2，经过推导可得 X = w/(1 - w)，故 A 正确。 2. 干燥过程中，由于湿物料的质量会因失去水分而变化，而（ ）的质量在干燥过程中是不变的，所以用干基含水量计算较为方便。 A. 湿物料 B. 绝对干物料 C. 结合水分 D. 非结合水分 【答案】B 【解析】绝对干物料在干燥过程中质量不变，以其为基准计算含水量，在物料衡算等计算中更方便，故 B 正确。 3. 工业生产中，通常以（ ）来表示物料中含水分的多少。 A. 湿基含水量 B. 干基含水量 C. 平衡水分 D. 自由水分 【答案】A 【解析】虽然干基含水量计算方便，但在工业生产中，通常还是以湿基含水量来表示物料中水分含量，更直观易懂，故 A 正确。 · 质量分数：表示物料中水分质量与物料总质量的比值。 · 体积分数：表示物料中水分体积与物料总体积的比值。 · 湿基含水量和干基含水量：湿基含水量是指物料中水分质量与湿物料总质量的比值；干基含水量是指物料中水分质量与干物料质量的比值。 知识点二 水分蒸发量W 对如上图所示的连续干燥器作水分的物料衡算。以1h为基准，若不计干燥过程中物料损失量，则在干燥前后物料中绝对干料的质量不变，即 Gc=G₁(1-w₁)=G₂(1-w₂) 式中G₁——进干燥器的湿物料的质量，kg/s; G₂——出干燥器的湿物料的质量，kg/s Gc——绝干物料的质量，kg/s; 由上式可以得出G₁,G₂之间的关系 式中w₁、w₂——干燥前后物料的湿基含水量，kg水/kg料； 干燥器的总物料衡算为 G₁=G₂+W 则蒸发的水分量为 式中W水分蒸发量，kg/h。 若以干基含水量表示，则水分蒸发量可用下式计算， W=Gc(X₁-X₂) 也可得出： W=L(H₂-H₂)=G(X₁-X₂) 式中L——干空气的质量流量，kg/s; H、H₂——进、出干燥器的湿物料的湿度，kg水/kg干空气； 在干燥过程的物料衡算中，水分蒸发量 W 等于（ ） A. 干燥前物料中水分质量 - 干燥后物料中水分质量 B. 干燥后物料中水分质量 - 干燥前物料中水分质量 C. 干燥前物料质量 - 干燥后物料质量 D. 干燥后物料质量 - 干燥前物料质量 【答案】A 【解析】根据物料衡算原理，水分蒸发量就是干燥过程中物料失去的水分量，等于干燥前物料中水分质量减去干燥后物料中水分质量，故 A 正确。 1. 已知进入干燥器的湿物料质量为 G1，湿基含水量为 w1，离开干燥器的湿物料质量为 G2，湿基含水量为 w2，若不计物料损失，水分蒸发量 W 的计算公式为（ ） A. W = G1 - G2 B. W = G1w1 - G2w2 C. W = G1 (1 - w1) - G2 (1 - w2) D. W = G1w1 + G2w2 【答案】B 【解析】干燥前物料中水分质量为 G1w1，干燥后物料中水分质量为 G2w2，水分蒸发量等于干燥前后物料中水分质量之差，所以 W = G1w1 - G2w2，B 正确。 2. 某干燥过程中，绝干空气流量为 L，进干燥器空气湿度为 H1，出干燥器空气湿度为 H2，则水分蒸发量 W 可表示为（ ） A. W = L (H2 - H1) B. W = L (H1 - H2) C. W = L/(H2 - H1) D. W = L/(H1 - H2) 【答案】A 【解析】根据干燥过程物料衡算，湿物料中水分减少量等于空气中水汽的增加量，即水分蒸发量 W 等于绝干空气流量 L 乘以空气湿度的变化量（H2 - H1），故 A 正确。 3. 干燥器中，物料的干基含水量由 X1 降至 X2，绝干物料质量为 Gc，则水分蒸发量 W 为（ ） A. W = Gc (X1 - X2) B. W = Gc (X2 - X1) C. W = Gc/(X1 - X2) D. W = Gc/(X2 - X1) 【答案】A 【解析】干基含水量是以绝干物料为基准，水分蒸发量等于绝干物料质量乘以干基含水量的减少量，即 W = Gc (X1 - X2)，所以 A 正确。 1. 以下关于水分蒸发量 W 的说法，正确的是（ ） A. 水分蒸发量只与物料的初始含水量有关 B. 水分蒸发量只与干燥介质的湿度有关 C. 水分蒸发量与物料的初始含水量和干燥介质的湿度等都有关 D. 水分蒸发量与干燥时间无关 【答案】C 【解析】水分蒸发量取决于物料中水分的减少情况，与物料初始含水量有关，同时也与干燥介质带走水分的能力相关，即与干燥介质湿度等有关，C 正确；干燥时间会影响水分蒸发量，一般干燥时间越长，水分蒸发量可能越大，D 错误。 2. 某连续干燥器，每小时处理湿物料 1000kg，湿基含水量由 40% 降至 10%，则每小时的水分蒸发量为（ ） A. 300kg B. 333.3kg C. 600kg D. 666.7kg 【答案】B 【解析】根据公式 W = G1w1 - G2w2，先求出 G2 = G1 (1 - w1)/(1 - w2)=1000×(1 - 0.4)/(1 - 0.1)=666.7kg，再计算 W = 1000×0.4 - 666.7×0.1 = 333.3kg，故 B 正确。 3. 在干燥过程中，若其他条件不变，提高干燥介质的流速，水分蒸发量 W 会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】A 【解析】提高干燥介质流速，可加快干燥介质与物料表面的传质速率，使物料表面水分更快被带走，从而水分蒸发量增大，A 正确。 · 物料衡算基础：干燥过程的物料衡算基于质量守恒定律，即进入干燥器的物料质量等于离开干燥器的物料质量加上被蒸发的水分质量。 · 水分蒸发量W计算：通过物料的初始含水量和最终含水量，结合物料的流量，可计算出水分蒸发量 。公式为 ，其中 为物料流量， 和 分别为物料的初始和最终含水量。 · 应用意义：水分蒸发量 是干燥过程设计和操作的重要参数，用于确定干燥器的热负荷、干燥时间和干燥介质的用量。 知识点三 干空气消耗量 干空气的消耗量： 蒸发1Kg水分所消耗的干空气量，称为单位空气消耗量，用L表示，则 如果以H。表示空气预热前的湿度，而空气经预热器后，其湿度不变，故H₀=H₁,则有 l=1/(H₂-H₀) 由上可见，单位空气消耗量仅与H₂、H。有关，与路径无关。 <引申>鼓风机问题 由上式可知，空气的H。越大，则空气消耗量L也越大。因为H。是由空气的初温t。和相对湿度φ。所决定的，所以在其它条件相同的情况下，空气消耗量L随着t。和φ。增加而增加。这就是说，干燥过程中空气消耗量L在夏季要比在冬季大。因此确定空气鼓风机等装置，必须按照全年最热月份的空气消耗量来选定。 干燥中的鼓风机所需风量由湿空气的体积流量V而定。 干燥过程中，干空气消耗量 L 与水分蒸发量 W 的关系是（ ） A. L = W (H₂ - H₁) B. L = W / (H₂ - H₁) C. L = W (H₁ - H₂) D. L = (H₂ - H₁) / W 【答案】B 【解析】根据干燥过程物料衡算公式，L (H₂ - H₁)=Gₑ(X₁ - X₂)=W，可推导出 L = W / (H₂ - H₁)，其中 H₁、H₂分别为空气进、出干燥器的湿度。 1. 单位空气消耗量 l 的定义是（ ） A. 蒸发 1kg 水分所消耗的湿空气量 B. 蒸发 1kg 水分所消耗的干空气量 C. 干燥 1kg 物料所消耗的湿空气量 D. 干燥 1kg 物料所消耗的干空气量 【答案】B 【解析】单位空气消耗量 l 是指蒸发 1kg 水分所消耗的干空气量，单位为 kg 干空气 /kg 水分。 2. 已知空气进入干燥器时的湿度为 H₁，离开时的湿度为 H₂，若要减少干空气消耗量，应（ ） A. 增大 H₁ B. 减小 H₁ C. 增大 H₂ D. 减小 H₂ 【答案】C 【解析】由 L = W / (H₂ - H₁) 可知，在水分蒸发量 W 一定时，增大 H₂，(H₂ - H₁) 增大，干空气消耗量 L 减小。 3. 某干燥过程，若其他条件不变，仅将物料的初始含水量提高，干空气消耗量将（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】A 【解析】物料初始含水量提高，水分蒸发量 W 增大，根据 L = W / (H₂ - H₁)，在 (H₂ - H₁) 不变时，W 增大则干空气消耗量 L 增大。 1.干燥器中，空气经预热后进入干燥室，预热过程中干空气的质量（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法判断 【答案】C 【解析】空气预热过程中，只是温度升高，湿度不变，干空气的质量不发生变化，因为干燥过程中干空气作为载体，其质量在无泄漏等情况下是守恒的。 2.对于一定的干燥任务，若提高干燥介质的初始温度，其他条件不变，则干空气消耗量会（ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定 【答案】B 【解析】提高干燥介质初始温度，可加快干燥速率，在相同干燥任务下，水分蒸发量不变时，能使空气离开干燥器时的湿度更高，即 H₂增大，根据 L = W / (H₂ - H₁)，干空气消耗量 L 会减少。 3.单位空气消耗量 l 与空气的初始湿度 H₀和最终湿度 H₂的关系是（ ） A. l 与 H₀无关，与 H₂有关 B. l 与 H₀有关，与 H₂无关 C. l 与 H₀和 H₂都有关 D. l 与 H₀和 H₂都无关 【答案】C 【解析】由 l = 1 / (H₂ - H₀) 可知，单位空气消耗量 l 与空气的初始湿度 H₀和最终湿度 H₂都有关。 · 物料衡算基础：干燥过程遵循质量守恒定律，物料的总质量等于干物料质量与水分蒸发量之和。 · 干空气消耗量计算：根据物料衡算公式 ，可得干空气消耗量 ，其中 为水分蒸发量， 和 分别为干燥器进口和出口空气的湿度。 · 单位空气消耗量：单位空气消耗量 ，用于衡量每单位水分蒸发所需的干空气量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$