《化工单元操作》)干燥操作条件的确定（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《化工单元操作》干燥操作条件的确定-讲义 1、掌握干燥操作条件的确定。 知识点一 干燥介质的选择 干燥介质的选择，决定于干燥过程的工艺及可利用的热源。基本的热源有饱和水蒸气、液态或气态的燃料和电能。在对流干燥介质可采用空气、惰性气体、烟道气和过热蒸汽。 当干燥操作温度不太高、且氧气的存在不影响被干燥物料的性能时，可采用热空气作为干燥介质。对某些易氧化的物料，或从物料中蒸发出易爆的气体时，则宜采用惰性气体作为干燥介质。烟道气适用于高温干燥，但要求被干燥的物料不怕污染，而且不与烟气中的SO₂和CO₂等气体发生作用。由于烟道气温度高，故可强化干燥过程，缩短干燥时间。此外还应考虑介质的经济性及来源。 在对流干燥器中，最常用的干燥介质是（ ） A. 饱和空气 B. 不饱和的热空气 C. 水蒸气 D. 氮气 【答案】B 【解析】不饱和的热空气既能作为载热体提供热量，又能作为载湿体带走水分，是对流干燥器中最常用的干燥介质。饱和空气已无吸湿能力，水蒸气不能再吸收水分，氮气一般不常用作常规干燥介质，除非有特殊要求。 1. 干燥介质预热的目的是（ ） A. 提高湿度 B. 降低湿度 C. 降低相对湿度（增大吸湿能力）和提高温度 D. 降低温度 【答案】C 【解析】湿空气预热后，温度升高，湿度不变，相对湿度降低，吸湿能力增大，同时温度升高也增加了其热焓，有利于干燥过程进行。 2. 作为干燥介质的湿空气，其相对湿度越小，干燥能力（ ） A. 越强 B. 越弱 C. 不变 D. 不确定 【答案】A 【解析】相对湿度越小，说明湿空气中水汽含量越低，其吸收水汽的能力越强，干燥能力也就越强。 3. 干燥热敏性物料时，应选择（ ）的干燥介质 A. 高温高湿 B. 高温低湿 C. 低温高湿 D. 低温低湿 【答案】D 【解析】热敏性物料在高温下易变质、变形，所以应选择低温干燥介质；而低湿的干燥介质具有较强的吸湿能力，可在较低温度下仍能保证一定的干燥效果。 1. 以下关于干燥介质的说法，正确的是（ ） A. 干燥介质只能是气体 B. 干燥介质的温度越高越好 C. 选择干燥介质时需考虑物料性质 D. 干燥介质不需要预热 【答案】C 【解析】干燥介质通常是气体，但也可以是其他能带走水分的物质，如某些有机溶剂蒸汽等，A 错误；干燥介质温度需根据物料性质等确定，不是越高越好，否则可能会损坏物料，B 错误；干燥介质一般需要预热以提高干燥效率，D 错误；选择干燥介质时必须考虑物料性质，如热敏性、粘性等，以免物料受损或影响干燥效果，C 正确。 2. 已知湿空气的干球温度和露点温度，利用 H - I 图可以查得其他未知参数，其中露点温度对应的是（ ） A. 等湿度线与等温线的交点 B. 等湿度线与等焓线的交点 C. 等相对湿度线与等温线的交点 D. 等相对湿度线与等焓线的交点 【答案】A 【解析】在 H - I 图中，露点温度是指不饱和空气在总压不变、等湿冷却至饱和状态时的温度，所以露点温度对应的是等湿度线与等温线（饱和空气等温线）的交点。 3. 当干燥介质为不饱和空气时，其干球温度 t、湿球温度 tw 和露点 td 的关系是（ ） A. t = tw = td B. t < tw < td C. t > tw > td D. t > td > tw 【答案】C 【解析】对于不饱和空气，干球温度最高，湿球温度次之，露点温度最低，即 t > tw > td。 · 热稳定性：选择热稳定性好的干燥介质，确保在干燥过程中不会发生分解或化学反应。 · 经济性：优先选择价格低廉、易于获取的干燥介质，以降低干燥成本。 · 安全性：考虑干燥介质的安全性，避免使用易燃、易爆或有毒的介质。 知识点二 流动方式的选择 在逆流操作中，物料移动方向和介质的流动方向相反，整个干燥过程中的干燥推动力较均匀，适用于：(1)物料含水量高时，不允许采用快速干燥的场合；(2)耐高温的物料；(3)要求干燥产品的含水量很低时。 在错流操作中，干燥介质与物料间运动方向互相垂直。各个位置上的物料都与高温、低湿的介质相接触，因此干燥推动力比较大，又可采用较高的气体速度，所以干燥速度很高，适用于：(1)无论在高或低的含水量时，都可以进行快速干燥的场合；(2)耐高温的物料；(3)因阻力大或干燥器构造的要求不适宜采用并流或逆流操作的场合。 干燥器中，湿物料与热空气呈（ ）流动时，湿物料表面温度较低，适用于热敏性物料干燥。 A. 并流 B. 逆流 C. 错流 D. 以上都不对 【答案】A 【解析】并流操作时，湿物料与高温低湿空气接触，初始干燥速率大，随着干燥进行，空气湿度增大，温度降低，干燥速率减小，物料表面温度较低，适合热敏性物料，故 A 正确。 1. 下列干燥器中，通常采用逆流流动方式的是（ ） A. 厢式干燥器 B. 气流干燥器 C. 转筒干燥器 D. 喷雾干燥器 【答案】C 【解析】转筒干燥器常采用逆流操作，可使物料与热空气充分接触，提高干燥效率，厢式干燥器多为间歇操作，气流干燥器和喷雾干燥器通常采用并流操作较多，故 C 正确。 2. 干燥过程中，采用错流流动方式的优点是（ ） A. 传热传质推动力大 B. 物料干燥均匀 C. 设备结构简单 D. 热效率高 【答案】B 【解析】错流时，物料与热空气在不同位置多次接触，使得物料干燥更均匀，故 B 正确。虽然传热传质推动力在某些局部可能较大，但整体并非其主要优点，错流干燥设备结构不一定简单，热效率也不是其突出优势。 3. 对于含水量高、颗粒较大的物料干燥，宜选用（ ）流动方式的干燥器。 A. 并流 B. 逆流 C. 错流 D. 都可以 【答案】B 【解析】逆流操作时，初始阶段物料与高温低湿空气接触，干燥推动力大，对于含水量高的物料可加快干燥速度，且颗粒较大的物料不易被气流带走，适合逆流干燥，故 B 正确。 1. 以下关于干燥中流动方式对干燥速率影响的说法，正确的是（ ） A. 并流干燥速率始终大于逆流干燥速率 B. 逆流干燥在降速阶段干燥速率比并流小 C. 错流干燥速率介于并流和逆流之间 D. 干燥速率与流动方式有关，还受物料性质等因素影响 【答案】D 【解析】干燥速率不仅与流动方式有关，还受物料性质、空气状态、物料与空气的接触面积等多种因素影响，不能简单地说并流干燥速率始终大于逆流，或逆流在降速阶段干燥速率比并流小，错流干燥速率也不是固定介于两者之间，故 D 正确。 2. 若要使干燥产品含水量较低，可采用（ ）流动方式。 A. 并流 B. 逆流 C. 错流 D. 并 - 逆流联合 【答案】D 【解析】并 - 逆流联合流动方式可以结合并流和逆流的优点，先利用并流使物料快速去除大量水分，再利用逆流使产品含水量进一步降低，达到较低的含水量要求，故 D 正确。 3. 下列哪种情况更适合采用并流干燥（ ） A. 要求干燥产品温度较高 B. 物料不耐高温 C. 希望干燥设备热效率高 D. 物料含水量低 【答案】B 【解析】物料不耐高温时，采用并流干燥，物料初始与高温空气接触但表面温度不会过高，随着干燥进行，空气温度降低，可避免物料因温度过高而变质等，故 B 正确。并流干燥产品温度通常较低，其热效率不一定高，对于含水量低的物料，并非主要考虑并流干燥。 · 顺流：气流与物料流动方向相同，适用于物料温度要求不高的情况，优点是设备简单，缺点是传热温差小。 · 逆流：气流与物料流动方向相反，可提高传热温差，增强干燥效果，但设备较复杂。 · 错流：气流与物料垂直交叉流动，综合了顺流和逆流的特点，适用于大型干燥设备。 知识点三 干燥介质进入时的温度和离开时的相对湿度和温度 干燥介质进入干燥器时的温度 为了强化干燥过程和提高经济效益，干燥介质的进口温度宜保持在物料允许的最高温度范围内，但也应考虑避免物料发生变色、分解等理化变化。对于同一种物料，允许的介质进口温度随干燥器型式不同而异。例如，在厢式干燥器中，由于物料是静止的，因此应选用较低的介质进口温度；在转筒、沸腾、气流等干燥器中，由于物料不断地翻动，致使干燥温度较高、较均匀、速度快、时间短，因此介质进口温度可高些。 干燥介质离开干燥器时的相对湿度和温度 增高干燥介质离开干燥器的相对湿度，以减少空气消耗量及传热量，即可降低操作费用；但因p2增大，也就是介质中水气的分压增高，使干燥过程的平均推动力下降，为了保持相同的干燥能力，就需增大干燥器的尺寸，即加大了投资费用。所以，最适宜的Φ2值应通过经济衡算来决定。 对于同一种物料，若所选的干燥器的类型不同，适宜的Φ2值也不同。例如，对气流干燥器，由于物料在器内的停留时间很短，就要求有较大的推动力以提高干燥速率，因此一般离开干燥器的气体中水蒸汽分压需低于出口物料表面水蒸气分压的50%~80%。对于某些干燥器，要求保证一定的空气速度，因此考虑气量和Φ2的关系，即为了满足较大气速的要求，可使用较多的空气量而减少Φ2值。 干燥介质离开干燥器的温度t2与Φ2应同时予以考虑。若t2降低，而Φ2又较高，此时湿空气可能会在干燥器后面的设备和管路中析出水滴，因此破坏了干燥的正常操作。对气流干燥器，一般要求t2较物料出口温度10~30℃,或t2较入口气体的绝热饱和温度高20~50℃。 为强化干燥过程，在物料允许的前提下，干燥介质进入干燥器时的温度应（ ） A. 尽量低 B. 保持适中 C. 尽量高 D. 无所谓 【答案】C 【解析】在物料允许的最高温度范围内，提高干燥介质进口温度，可增大传热温差，加快水分汽化，强化干燥过程，提高经济效益，故 C 正确。 1. 干燥热敏性物料时，干燥介质进入时的温度应（ ） A. 较高 B. 较低 C. 与普通物料相同 D. 不确定 【答案】B 【解析】热敏性物料在高温下易变质、变性，所以干燥介质进入时温度应较低，防止物料受损，B 正确。 2. 对于厢式干燥器，干燥介质进入时的温度通常（ ） A. 较高 B. 较低 C. 与转筒干燥器相同 D. 随意设定 【答案】B 【解析】厢式干燥器中物料静止，传热传质效果相对较差，若介质温度过高，易造成物料局部过热，所以一般选用较低的介质进口温度，B 正确。 3. 当干燥介质离开干燥器时的相对湿度增大，会导致（ ） A. 空气消耗量增加 B. 传热量增加 C. 干燥过程平均推动力下降 D. 操作费用增加 【答案】C 【解析】干燥介质离开时相对湿度增大，水汽分压增高，与物料表面水汽分压差值减小，干燥过程平均推动力下降，C 正确。相对湿度增大，空气消耗量和传热量应减少，操作费用降低。 1.干燥介质离开干燥器时的温度与相对湿度应同时考虑，若离开干燥器的温度降低，而相对湿度较高，可能会（ ） A. 提高干燥效率 B. 使湿空气在后续设备和管路中析出水滴 C. 对干燥过程无影响 D. 增加产品的含水量 【答案】B 【解析】温度降低且相对湿度较高时，湿空气易达到饱和状态，可能在干燥器后面的设备和管路中析出水滴，破坏干燥的正常操作，B 正确。 2.气流干燥器中，一般要求干燥介质离开干燥器的温度较入口气体的绝热饱和温度高（ ） A. 5 - 10℃ B. 10 - 20℃ C. 20 - 50℃ D. 50 - 80℃ 【答案】C 【解析】气流干燥器中，为保证干燥过程正常进行，防止湿空气析出水滴等问题，一般要求离开干燥器的温度较入口气体的绝热饱和温度高 20 - 50℃，C 正确。 3.干燥介质进入干燥器时温度升高，会使干燥速率（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 【答案】A 【解析】干燥介质进入时温度升高，传热推动力增大，水分汽化加快，干燥速率增大，A 正确。 · 干燥介质进入时的温度：通常较高，以提供足够的热量使物料中的水分汽化。 · 干燥介质离开时的相对湿度：通常较高，因为吸收了物料中的水分。 · 干燥介质离开时的温度：通常低于进入时的温度，因为部分热量用于水分的汽化。 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 $$