干燥自测题同一物料，如恒速段的干燥速率增加，则临界含水量增大，物料平衡水分随温度升高而减小。

不饱和湿空气当温度升高时，湿球温度升高，绝对湿度不变，相对湿度降低，露点不变，比容增大，焓增大。

区除可除水分与不可除水分的分界点是平衡湿含量。

恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括恒速干燥阶段（包括预热段）和降速干燥阶段，其中两干燥阶段的交点对应的物料含水量称为临界含水量。

恒速干燥阶段也称为表面汽化控制阶段，降速阶段也称为内部迁移控制阶段。

不饱和空气：t>t as(或t w)>t d；饱和空气：t=t as=t d.已知湿空气的下列任一对参数：t-t w，t-t d，t-φ，可由湿焓图查得其它参数。

物料中总水分可分为非结合水分与结合水分，也可分为自由水分和平衡水分。

物料中水分超过平衡水分的部分水分为自由水分，可用干燥方法除去；水分大于x B*（与φ=100%湿空气接触时的平衡水分）部分为非结合水，小于x B*水分为结合水。

一、填空题1．对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压，干燥过程是热量传递和质量传递相结合的过程。

2．对流干燥操作中，通常以湿空气作干燥介质。

它既作为载热体，又作为载湿体。

3．相对湿度定义为：湿空气中水蒸气分压pv与同温下水的饱和蒸汽压pS的百分比值，当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对湿度愈低，表明空气吸湿能力愈强，所以湿空气在进干燥器之前都要经预热器预热。

4.．湿物料的含水量由两种表示方法，湿基含水量w和干基含水量X。

它们之间的关系可表示为w=X/(1+X)。

5. 将含水量为0.5 kg水/kg绝干料的某物料与饱和湿空气接触，其平衡水分为0.45 kg水/kg将其与一定状态的空气接触，测出物料的平衡水分为0.05 kg水/kg绝干料，则此物料的自由水分为___________________，其中结合水分为，非结合水分为。

6.在恒定的干燥条件下，将含水20%的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定，当干燥至含水量为5%时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.05%，则物料的临界含水量为________，临界自由含水量为___ _。

二、简答题：1. 恒速干燥的特点？影响恒速干燥速率的因素有哪些？特点：①除去的水分是非结合水；②属于表面汽化控制阶段；③物料表面的温度始终保持为空气的湿球温度；④干燥速率的大小，主要取决于空气的性质，而与湿物料的性质关系很小。

影响因素：干燥介质的状态，流速以及它与物料接触方式。

2. 降速干燥的特点？影响降速干燥速率的因素有哪些？特点：①干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小等，而与空气的性质关系很小；②物料表面的温度不断上升，而最后接近于空气的温度。

影响因素：物料结构，含水类型，物料与空气接触方式，物料本身的温度。

三、计算题1. 今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h 。

要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。

干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%。

用图示的方法在焓湿图上绘制干燥全过程。

计算（a ）水分蒸发量W ； （b ）空气消耗量L 、单位空气消耗量。

解：（a ）水分蒸发量W ：已知G1=800kg/h ，w1=30%，w2=4%，则Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/hW=Gc （X1-X2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg 水/h（b ）空气消耗量L 、单位空气消耗量：由I-H 图中查得，空气在t=15℃，φ0=50%时的湿度为H=0.005kg 水/kg 绝干空气；在t2=45℃，φ2=80%时的湿度为H2=0.052kg 水/kg 绝干空气；空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。

L=W/（H2－H1)=W/（H2－H0）=216.7/（0.052－0.005）＝4610干空气/hｌ=1/(H2-H0)=1/(0.052-0.005)=21.3kg 干空气/kg 水2. 有一间歇操作干燥器，将物料由含水量w1=27%干燥到w2=5%（均为湿基），该物料的临界含水量Xc=0.20kg 水/kg 干物料，平衡含水量X*=0.05kg 水/kg 干物料。

已知湿物料的质量为200kg ，干燥表面积为0.025m2/kg 干物料，装卸时间τ′=1h ，试确定每批物料的干燥周期。

解：绝对干物料量 G c ′=G 1′（1-w 1）=200×（1-0.27）=146kg ，干燥总表面积 S=146×0.025=3.65m 2将物料中的水分换算成干基含水量 最初含水量37.027.0127.01111=-=-=w w X kg 水/kg 干物料 最终含水量053.005.0105.01222=-=-=w w X kg 水/kg 干物料 该物料的临界含水量X c =0.20kg 水/kg 干物料，平衡含水量X *=0.05kg 水/kg 干物料，由于X 2＜X c ，所以干燥过程应包括恒速和降速两个阶段，各段所需的干燥时间分别计算。

① 恒速阶段τ1由X 1=0.37至X c =0.20，由图7-15中查得U 0=1.5kg/（m 2·h ） ()()53420037065351146101.....X X S U G c c =-⨯⨯=-'=τh ② 降速阶段τ2由X c =0.20至X 2=0.053，X *=0.05代入式（7-42），求得 1005.020.05.1*0=-=-=X X U K c X kg/(m 2·h) 7.1505.0053.005.020.0ln 65.310146ln *2*2=--⨯=--'=X X X X S K G c X c τh ③ 每批物料的干燥周期τ：τ=τ1+τ2+τ′=4.53+15.7+1=21.2h蒸发自测题一、填空题：1. 实现蒸发的必要条件是不断供给能源使溶液沸腾和不断移走二次蒸气。

2．单位蒸气消耗量是指蒸发1kg水分时散热蒸发的消耗量，其单位是kg/kg。

它是衡量蒸发装置经济程度的指标。

单效蒸发单位蒸汽消耗量为1kg/kg，多效蒸发单位蒸汽消耗量1.1kg/kg。

3. 蒸发器的生产强度是指单位传热面积上单位时间内蒸发的水量。

蒸发器的生产能力是指单位时间内蒸发的水分量。

4. 升膜式蒸发器适宜处理蒸发量较大、热敏性、粘度不大及易起沫溶液。

降膜式蒸发器适宜处理粘度较大、浓度较高溶液，两者均不宜处理易结晶和易结垢溶液。

二、简答题：1. 温度差损失的原因是什么？如何计算？（书P224）①溶液蒸汽压降低而导致的沸点升高：△＇=f△0’②液体静压效应的沸点升高：△＇＇=t m-t③管道摩擦的温差损失：△＇＇＇(通常取1~1.5℃)。

总温差损失为：△=△＇+△＇＇+△＇＇＇2.食品物料进行蒸发时有何特点？（书P218）①食品物料多为热敏性物料，在高温或长时间加热时会收到破坏。

避免物料被热破坏的措施有：限制加热温度、采用“高温短时”蒸发、改善蒸发器内的流动以消除死角等。

②某些食品物料是酸性的，会对设备造成腐蚀。

在设计蒸发器时应选择耐腐蚀的材料。

③许多食品含蛋白质、多糖、果胶等大分子，黏度较高，蒸发时传热系数较低。

加入表面活性剂可以降低黏度，改善蒸发。

④食品中的Ca2+、Mg2+等离子在浓缩时可能会沉淀下来，蛋白质、糖、果胶等物质受热过度时也会变性、结焦，这些都是造成结垢的因素。

应采取措施避免或减缓结垢，产生了结垢后也应及时清除。

⑤某些食品物料在沸腾时会形成泡沫。

泡沫的形成与界面张力有关，可以使用消泡剂，也可以采用机械装置消除泡沫。

3. 强化蒸发器生产强度的途径有哪些？欲提高蒸发器的生产强度，必须设法提高蒸发器的总传热系数和传热温度差。

（1）传热温度差主要取决于加热蒸气和冷凝器中二次蒸气的压强。

增大加热蒸气的压强和提高冷凝器的真空度可以提高传热温度差，但是是有一定限度的。

（2）一般来说，增大总传热系数是提高蒸发器生产强度的主要途径。

总传热系数K值取决于对流传热系数和污垢热阻。

蒸气冷凝传热系数通常比溶液沸腾传热系数大，即传热总热阻中，蒸气冷凝侧的热阻较小。

在蒸发器的设计和操作中，必须考虑及时排除蒸气中的不凝气，否则，其热阻将大大增加，使总传热系数下降。

4. 对于粘度较大物料进行蒸发操作，适宜采用强制循环方式的原因是什么？强制循环蒸发器利用外加动力（泵）进行循环，适于处理粘度大，易结晶或易结垢的溶液。

5. 比较单效蒸发和多效蒸发。

单效蒸发：将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。

多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。

采用单效蒸发时，蒸发1kg水大约需要1kg加热蒸汽。

使用多效蒸发时，由于二次蒸汽的多次利用，消耗1kg 加热蒸汽所能蒸发的水量成倍增加。

可见多效蒸发使热能得到了更为有效的利用。

由于蒸发量与传热量成正比，多效蒸发并没有提高蒸发量，而只是节约了加热蒸汽，其代价则是设备投资增加。

在相同的操作条件下，多效蒸发器的生产能力并不比传热面积与其中一个效相等的单效蒸发器的生产能力大。

三、计算题：1、用一单效蒸发器将2500kg/h 的NaOH 水溶液由10%浓缩到25%（均为质量百分数），已知加热蒸气压力为450kPa ，蒸发室内压力为101.3kPa,溶液的沸点为115℃，比热容为3.9kJ/(kg ·℃)，热损失为20kW 。

试计算以下两种情况下所需加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。

（１）进料温度为25℃；（2）沸点进料。

解：（1）求水蒸发量Wkg/h 1500)25.01.01(2500)1(10=-=-=x x F W （2）求加热蒸汽消耗量rQ Wr t t FC D L 010')(++-= 由书附录查得450kPa 和115℃下饱和蒸汽的汽化潜热为2747.8和2701.3kJ/kg则进料温度为25℃时的蒸汽消耗量为：kg/h 18208.2747102.71005.41078.88.27473600203.27011500)25115(2500465=⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+-⨯=D 单位蒸汽消耗量由式（4-5a ）计算，则 21.1=WD 原料液温度为115℃时kg/h 15008.27473600203.270115002=⨯+⨯=D 单位蒸汽消耗量0.12=WD 由以上计算结果可知，原料液的温度愈高，蒸发1 kg 水所消耗的加热蒸汽量愈少。

2.在自然循环型单效蒸发器内每小时将3600kg 某种水溶液由10%浓缩至30%，同时消耗绝对压强为140kpa 的饱和蒸气（t=109.3,r=2234.3kj/kg ）3000kg ，冷凝器内温度为59°C （相应r=2355.1kj/kg ） ，已知因溶液蒸气压下降及静压强所引起的温度差损失为23°C 。