柴誠敬習題答案(11)第十一章 固體物料的干燥

1、第十一章 固體物料的干燥習題解答1. 已知濕空氣的總壓力為100 kPa，溫度為50 ，相對濕度為40%，試求（1）濕空氣中的水汽分壓；（2）濕度；（3）濕空氣的密度。 解：（1）濕空氣的水汽分壓 由附錄查得50 時水的飽和蒸氣壓，故 （2）濕度 （3）密度 m3濕空氣/kg絕干氣 密度 2常壓連續(xù)干燥器內(nèi)用熱空氣干燥某濕物料，出干燥器的廢氣的溫度為40 ，相對濕度為43%，試求廢氣的露點。解：由附錄查得40 時水的飽和蒸氣壓，故濕空氣中水汽分壓為 查出時的飽和溫度為25.02 ，此溫度即為廢氣露點。3. 在總壓101.3 kPa下，已知濕空氣的某些參數(shù)。利用濕空氣的HI圖查出附表中空格項的數(shù)

2、值，并繪出分題4的求解過程示意圖。習題3附表序號 濕度 kg/kg絕干氣干球溫度/濕球溫度相對濕度% 焓 kJ/kg絕干氣水汽分壓kPa露點1（0.02）86（35）51403232（0.03）793711（160）4.2303（0.04）8642（10）1936354（0.05）（60）42371927.538.5 解：附表中括號內(nèi)的數(shù)為已知，其余值由H-I圖查得。分題4的求解過程示意圖略。4. 將、絕干氣的常壓新鮮空氣，與干燥器排出的、絕干氣的常壓廢氣混合，兩者中絕干氣的質(zhì)量比為1：3。試求（1）混合氣體的溫度、濕度、焓和相對濕度；（2）若后面的干燥器需要相對濕度10%的空氣做干燥介質(zhì)，應

3、將此混合氣加熱至多少攝氏度？ 解：（1）對混合氣列濕度和焓的衡算，得 （a） （b） 當、絕干氣時，空氣的焓為 當、絕干氣時，空氣的焓為 將以上值代入式（a）及式（b）中，即 分別解得：kg/kg絕干氣 kJ/kg絕干氣由 得 混合氣體中的水汽分壓 解出 時水的飽和蒸汽壓為所以混合氣體的相對濕度為 （2）將此混合氣加熱至多少度可使相對濕度降為10%故 查水蒸氣表知此壓力下的飽和溫度為76.83 。故應將此混合氣加熱至76.83 。5干球溫度為20 、濕度為0.009 kg水kg絕干氣的濕空氣通過預熱器加熱到80 后，再送至常壓干燥器中，離開干燥器時空氣的相對濕度為80%，若空氣在干燥器中經(jīng)歷等

4、焓干燥過程，試求：（1）1 m3原濕空氣在預熱過程中焓的變化；（2）1 m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分量。 解：（1）1 m3原濕空氣在預熱器中焓的變化。 當、kg/kg絕干氣時，由圖11-3查出kJ/kg絕干氣。 當、kg/kg絕干氣時，由圖11-3查出kJ/kg絕干氣。 故1 kg絕干空氣在預熱器中焓的變化為： 原濕空氣的比體積： 故1 m3原濕空氣焓的變化為； （2）1 m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分。 由、kg/kg絕干氣在H-I圖上確定空氣狀態(tài)點，由該點沿等I線向右下方移動與線相交，交點為離開干燥器時空氣的狀態(tài)點，由該點讀出空氣離開干燥器時的濕度kg/kg絕干氣。故1 m3原空氣

5、獲得的水分量為： 6. 用4題（1）的混合濕空氣加熱升溫后用于干燥某濕物料，將濕物料自濕基含水量0.2降至0.05，濕物料流量為1 000 kg/h，假設(shè)系統(tǒng)熱損失可忽略，干燥操作為等焓干燥過程。試求（1）新鮮空氣耗量；（2）進入干燥器的濕空氣的溫度和焓；（3）預熱器的加熱量。 解：（1）新鮮空氣耗量 蒸發(fā)水量 絕干空氣用量 新鮮空氣用量 （2）進入干燥器的濕空氣的溫度和焓由于干燥過程為等焓過程，故進出干燥器的空氣的焓相等。 將kg/kg絕干氣代入，解出： 所以，進入干燥器的濕空氣的溫度為57.54，焓為127.6 kJ/kg絕干氣。 （3）預熱器的加熱量 7在常壓下用熱空氣干燥某濕物料，濕物

6、料的處理量為l 000kg/h，溫度為20 ，含水量為4(濕基，下同)，要求干燥后產(chǎn)品的含水量不超過0.5，物料離開干燥器時溫度升至60 ，濕物料的平均比熱容為3.28 kJ(kg絕干料)?？諝獾某跏紲囟葹?0 ，相對濕度為50，將空氣預熱至100 進干燥器，出干燥器的溫度為50 ，濕度為0.06 kg/kg絕干氣，干燥器的熱損失可按預熱器供熱量的10計。試求（1）計算新鮮空氣的消耗量；（2）預熱器的加熱量Qp；（3）計算加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數(shù)；（4）干燥系統(tǒng)的熱效率。 解：（）新鮮空氣消耗量，即 絕干物料 所以 20 時空氣的飽和蒸汽壓為 （2）預熱器的加熱量p，用式 11-

7、31計算p，即 （3）加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數(shù) 加熱物料耗熱總耗熱量加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數(shù)： （4）干燥器的熱效率，若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則用式11-37計算干燥系統(tǒng)的熱效率。 8. 用通風機將干球溫度、焓絕干氣的新鮮空氣送入預熱器，預熱到后進入連續(xù)逆流操作的理想干燥器內(nèi)，空氣離開干燥器時相對濕度。濕物料由含水量被干燥至含水量，每小時有9 200 kg濕物料加入干燥器內(nèi)。試求（1）完成干燥任務所需的新鮮空氣量；（2）預熱器的加熱量；（3）干燥器的熱效率 解：（1）新鮮空氣耗量 絕干物料流量 根據(jù)、kJ/kg絕干氣，求出kg/kg絕干氣 根據(jù)、，求出kJ

8、/kg絕干氣理想干燥器，所以 絕干氣 （a） （b）設(shè)溫度，查水蒸氣表得相應的飽和蒸汽壓ps，由（a）式求濕度，再代入（b）式反求溫度，若與初設(shè)值一致，計算結(jié)束。若與初設(shè)值不一致，則需重復以上步驟。解得：，對應的飽和溫度為：，絕干氣絕干空氣消耗量 新鮮空氣消耗量 （2）預熱器的加熱量 （3）干燥器的熱效率 本題亦可利用圖求。 9. 在一常壓逆流的轉(zhuǎn)筒干燥器中，干燥某種晶狀的物料。溫度、相對濕度=55%的新鮮空氣經(jīng)過預熱器加熱升溫至后送入干燥器中，離開干燥器時的溫度。預熱器中采用180 kPa 的飽和蒸汽加熱空氣，預熱器的總傳熱系數(shù)為85 W/(m2·K) ，熱損失可忽略。濕物料初始溫

9、度、濕基含水量=0.037；干燥完畢后溫度升到60、濕基含水量降為=0.002。干燥產(chǎn)品流量=1 000 kg/h，絕干物料比熱容絕干料·），不向干燥器補充熱量。轉(zhuǎn)筒干燥器的直徑D=1.3 m、長度Z=7 m。干燥器外壁向空氣的對流輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)為35 kJ/（m2·h·）。試求（1）絕干空氣流量；（2）預熱器中加熱蒸汽消耗量；（3）預熱器的傳熱面積。 解：（1）絕干空氣流量 絕干物料流量水分蒸發(fā)量 查出25 時水的飽和蒸氣壓為3168.4 Pa，故新鮮空氣的濕度為： 對干燥器做水分的衡算，取為1 h基準，得： （a） 對干燥器做熱量衡算得： 其中 題給 kJ/

10、（kg絕干料·） 題給 kJ/(m2·h·) 將以上諸值代入熱量衡算式，得： 整理得 （b） 聯(lián)立式（a）和式（b），解得 kg/kg絕干氣 kg絕干氣/h （2）預熱器中加熱蒸氣消耗量 加熱蒸氣壓強為180 kPa，查出相應的汽化熱為2214.3 kJ/kg，T=116.6 。預熱器中消耗熱量的速率為： 其中 加熱蒸氣消耗量=kg/h （3）預熱器的傳熱面積 10采用常壓并流干燥器干燥某種濕物料。將20 干基含水量為0.15的某種濕物料干燥至干基含水量為0.002，物料出干燥器的溫度是40，濕物料處理量為250 kg/h，絕干物料的比熱容為1.2 kJ/（kg絕

11、干料·）?？諝獾某跏紲囟葹?5 ，濕度為0.007 kg水/kg絕干氣，將空氣預熱至100 進干燥器，在干燥器內(nèi)，空氣以一定的速度吹送物料的同時對物料進行干燥?？諝獬龈稍锲鞯臏囟葹?0 。干燥器的熱損失3.2 kW。試求（1）新鮮空氣消耗量；（2）單位時間內(nèi)預熱器消耗的熱量（忽略預熱器的熱損失）；（3）干燥器的熱效率；（4）若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10 ，試分析物料是否會返潮。解：（1）新鮮空氣消耗量對非理想干燥器，需聯(lián)解物料衡算和熱量衡算方程求出。由物料衡算式 得 （a）由熱量衡算式 其中： 代入上式，得 （b）聯(lián)解（a）式和（b）式，得kg/kg絕干氣， 新鮮空

12、氣消耗量為 （2）單位時間內(nèi)預熱器消耗的熱量p kJ/h=45.90 kW （3）干燥器的熱效率 （4）若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10，物料是否會返潮用圖查，下，空氣的露點為26 ，而物料降溫10 后為30 ，所以物料應該不會返潮。11對10 kg某濕物料在恒定干燥條件下進行間歇干燥，物料平鋪在1.0 m1.0 m的淺盤中，溫度=75 ，濕度=0.018 kg/kg絕干氣的常壓空氣以2 m/s的速度垂直穿過物料層?，F(xiàn)將物料的含水量從=0.25 kg/kg絕干物料干燥至=0.15 kg/kg絕干物料，試求（1）所需干燥時間；（2）若空氣的t、H不變而流速加倍，干燥時間如何改變？（

13、3）若物料量加倍，而淺盤面積不變，所需干燥時間又為多少？（假設(shè)三種情況下干燥均處于恒速干燥階段。） 解：（1）恒速段干燥速率 由空氣，kg/kg絕干氣，查圖得，相應水的汽化熱，空氣對物料的對流傳熱系數(shù)： 濕空氣的質(zhì)量速度：濕空氣密度： 濕空氣比體積： 恒速干燥段時間： （2）空氣氣速加倍后 kg/（m2·s） kg絕干料/m2，不變 恒速干燥時間： （3）物料加倍后，加倍12在恒定干燥條件下進行間歇干燥實驗。已知物料的干燥面積為0.2 m2，絕干物料質(zhì)量為15 kg，干燥時間無限長時物料可被干燥至15.3 kg。假設(shè)在實驗范圍內(nèi)，物料的干燥速率與含水量呈線性關(guān)系。實驗測得將濕物料從30.0 kg干燥至24.0 kg需要0.2 h。試求在相同干燥條件下，將濕物料由30.0 kg干燥至17 kg需要多少時間。解：設(shè)干燥速率與物料含水量之間的關(guān)系為： （a）因為時， 據(jù)題意 代入（a）式，得 所以 分離變量積分，得將，代入得 所以，當時13. 某濕物料經(jīng)過5.0 h恒定條件下的干燥后，含水量由0.35 kg/kg絕干料降至=0.12 kg/kg 絕干料，已知物料的臨界含水量0.15 kg/kg絕干料、平衡含水量0.04 kg水分/kg絕干料。假設(shè)在降速階段中干燥