【例6-5】常壓下以溫度為20℃、相對(duì)濕度為50%的新鮮空氣為介質(zhì),干燥

1、 第十章固體物料的干燥習(xí)題解答1.已知濕空氣的總壓力為100kPa，溫度為50C,相對(duì)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P二申P(guān)s由附錄查得50C時(shí)水的飽和蒸氣壓p二12.34kPa，故sp=0.4x12.34kPa=4.936kPa（2）濕度H=鳥(niǎo)622=瞋2Xi96kgkg絕干氣=0.03230kgkg絕干氣p一p100一4.936總（3）密度U=（0.772+1.244H）x亠x心X105h273P=（0.772+1.244x0.0323）x273+50 x1.0133x105m3濕空氣；kg絕干氣273100 x103

2、；=0.9737m3濕空氣/kg絕干氣密度p=1+H=1097323kgm3濕空氣=1.06kgm3濕空氣H2.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40C,相對(duì)濕度為43%，試求廢氣的露點(diǎn)。解：由附錄查得40C時(shí)水的飽和蒸氣壓p=7.3766kPa，故濕空氣中水汽分壓為sp=9p=1+H=0.43x7.3766kPa=3.172kPasUH查出p=3.172kPa時(shí)的飽和溫度為25.02C,此溫度即為廢氣露點(diǎn)。s3.在總壓101.3kPa下，已知濕空氣的某些參數(shù)。利用濕空氣的H-I圖查出附表中空格項(xiàng)的數(shù)值，并繪出分題4的求解過(guò)程示意圖。習(xí)題3附表序濕度干球溫度濕球溫度相

3、對(duì)濕度焓水汽分壓露點(diǎn)號(hào)kg/kg絕干氣/CC%kJ/kg絕干氣kPaC1(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(hào)內(nèi)的數(shù)為已知，其余值由H-I圖查得。分題4的求解過(guò)程示意圖略。4.將t=25oC、H=0.005kg水/kg絕干氣的常壓新鮮空氣，與干燥器排出的00t二40oC、H2=0.034kg水/kg絕干氣的常壓廢氣混合，兩者中絕干氣的質(zhì)量比為1：3。22試求(1)混合氣體的溫度、濕度、焓和相對(duì)濕度；(2)若后面的干燥器需要相對(duì)濕度10%的空氣做

4、干燥介質(zhì)，應(yīng)將此混合氣加熱至多少攝氏度？解：(1)對(duì)混合氣列濕度和焓的衡算，得1H+3H=4H(a)02m1I+3I=41(b)02m當(dāng)10=25C、H0=0.005kg水/kg絕干氣時(shí)，空氣的焓為I=(1.01+1.88H)xt+2490H0000=K.01+1.88x0.005)x25+2490 x0.005kJkg絕干氣=37.94kJkg絕干氣當(dāng)t=40C、H=0.034kg水/kg絕干氣時(shí)，空氣的焓為22I=(1.01+1.88x0.034)x40+2490 x0.034hjkg絕干氣2=127.62kJkg絕干氣將以上值代入式(a)及式(b)中，即0.005+3x0.034=4Hm

5、37.94+3x127.62=41m分別解得：H=0.02675kg/kg絕干氣mI=105.2kJ/kg絕干氣m由I=(1.01+1.88H)xt+2490Hmmmm105.2=(1.01+1.88x0.02675)xt+2490 x0.02675mt=36.4Cm混合氣體中的水汽分壓H=0.622卩=0.02675mpp總解出p=4178Pat=36.4C時(shí)水的飽和蒸氣壓為p=6075Pams所以混合氣體的相對(duì)濕度為6075xloo%=68,8%將此混合氣加熱至多少度可使相對(duì)濕度降為10%4178=ps故p=41780Pas查水蒸氣表知此壓力下的飽和溫度為76.83C。故應(yīng)將此混合氣加熱至

6、76.83C。5.干球溫度為20C、濕度為0.009kg水/kg絕干氣的濕空氣通過(guò)預(yù)熱器加熱到80C后，再送至常壓干燥器中，離開(kāi)干燥器時(shí)空氣的相對(duì)濕度為80%，若空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓干燥過(guò)程，試求(1)1m3原濕空氣在預(yù)熱過(guò)程中焓的變化；(2)1m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分量。解：(1)1m3原濕空氣在預(yù)熱器中焓的變化當(dāng)t0=20C、H0=0.009kg/kg絕干氣時(shí)，由圖11-3查出I。=43kJ/kg絕干氣。當(dāng)t=80C、H=H=0.009kg/kg絕干氣時(shí)，由圖11-3查出i=104kJ/kg絕干氣。1101故1kg絕干空氣在預(yù)熱器中焓的變化為AI=I-1=(104-43)kJ；k

7、g絕干氣二61kJkg絕干氣10原濕空氣的比體積U=(0.772+1.244H)x273+10 x1.013乂10H273P=G.772+1.244x0.009)x273+20m3濕空氣/kg絕干氣=0.84ms濕空氣/kg絕干氣故1m3原濕空氣焓的變化為A6k!m3濕空氣=72.6kJm3濕空氣u0.84H1m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分由t=80C、H=H=0.009kg/kg絕干氣在H-I圖上確定空氣狀態(tài)點(diǎn)，由該點(diǎn)沿等I110線向右下方移動(dòng)與9=80%線相交，交點(diǎn)為離開(kāi)干燥器時(shí)空氣的狀態(tài)點(diǎn)，由該點(diǎn)讀出空氣離開(kāi)干燥器時(shí)的濕度H2=0.027kg/kg絕干氣。故1m3原空氣獲得的水分量為2

8、_H=0.027_0.009kJm3原濕空氣=0.0214kJ.m3原濕空氣u0.84H6.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1000kg/h,假設(shè)系統(tǒng)熱損失可忽略，干燥操作為等焓干燥過(guò)程。試求(1)新鮮空氣耗量；(2)進(jìn)入干燥器的濕空氣的溫度和焓；(3)預(yù)熱器的加熱量。解：（1）新鮮空氣耗量X1=氏=耗kgfkg絕干料=0.25kg；kg絕干料1X=l=-kg；kg絕干料=0.05263kg；kg絕干料21-w10052G=GGw)=1000(L0.2)kg絕干料.h=800kgh11蒸發(fā)水量W=G(XX)=800(0.2

9、50.05263)kg水:h=157.9kg水：h12絕干空氣用量L(HH)=W20157.90.0340.005kg絕干氣;h=5444.8kg絕干氣；h20新鮮空氣用量L（L+H）=5444.8x1.005kg新鮮氣h=5472kg新鮮氣；h02）進(jìn)入干燥器的濕空氣的溫度和焓由于干燥過(guò)程為等焓過(guò)程，故進(jìn)出干燥器的空氣的焓相等。12G.01+1.88H丄+2490H=127.6m1m將H=0.02675kg/kg絕干氣代入，解出mq=57.54C所以，進(jìn)入干燥器的濕空氣的溫度為57.54C，焓為127.6kJ/kg絕干氣。（3）預(yù)熱器的加熱量Q=L（II）pm1mL=4L=4x5444.8k

10、g絕干氣fh=21779kg絕干氣hmQ=LGI）=21779（127.62105.2）kJh=488285kJh=135.63kWPm1m7.在常壓下用熱空氣干燥某濕物料，濕物料的處理量為000kg/h，溫度為20C,含水量為4（濕基，下同），要求干燥后產(chǎn)品的含水量不超過(guò)0.5，物料離開(kāi)干燥器時(shí)溫度升至60C,濕物料的平均比熱容為3.28kJ/（kg絕干料C）?？諝獾某跏紲囟葹?0C,相對(duì)濕度為50%，將空氣預(yù)熱至100C進(jìn)干燥器，出干燥器的溫度為50C,濕度為0.06kg/kg絕干氣，干燥器的熱損失可按預(yù)熱器供熱量的10計(jì)。試求（1）計(jì)算新鮮空氣的消耗量；（2）預(yù)熱器的加熱量Qp（3）計(jì)算

11、加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)；（4）干燥系統(tǒng)的熱效率。解：（1）新鮮空氣消耗量，即L=H-H21絕干物料G=G（1-w）=1000（1-0.04）kg絕干料訃=960kg絕干料/h114.X=kgkg絕干料=0.04167kgkg絕干料i96所以X=99.55kgkg絕干料=0.00503kg：kg絕干料W=G(X-X)=960(0.04167-0.00503)kg/h=35.17kg/h1220C時(shí)空氣的飽和蒸氣壓為p=2.3346kPasH0=髓昨=賈社鳥(niǎo)鷲煽kg絕干氣=000725叭絕干氣0WHH2135.170.06-0.00725kg絕干氣；h=666.7kg絕干氣fhL=

12、L(1+H)=666.7(1+0.00725)kg新鮮空氣h=671.6kg新鮮空氣.h00(2)預(yù)熱器的加熱量Qp，用式11-31計(jì)算Qp，即Q=L(1.01+1.88H)(t-1)P010=666.7(1.01+1.88x0.00725)(00-20)kjh=54596kJh=15.17kW3)加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)加熱物料耗熱Q=GG-廠)=Gc(0-0)21m21=960 x3.28(60-20)kJh=125952kJh=34.99kW總耗熱量Q=1.01L(tt)+W(2490+1.88t)+Gc(0-0)+Q2o2m221L=11.01x666.7(50-20)+

13、35.17(2490+1.88x50)+125952+0.1x54596kJ.h=242492kJh=67.36kW125952加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)：已952x100%=51.9%242492干燥器的熱效率耳，若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則用式11-37計(jì)算干燥系統(tǒng)的熱效率。242492耳=沁490+1歸2)x100%=351九490+188%5)x100%=37.5%8.用通風(fēng)機(jī)將干球溫度t0=26oC、焓10=66kJ他絕干氣的新鮮空氣送入預(yù)熱器，預(yù)熱到ti=120oC后進(jìn)入連續(xù)逆流操作的理想干燥器內(nèi)，空氣離開(kāi)干燥器時(shí)相對(duì)濕度cp2=50%。濕物料由含水量wi=0.

14、015被干燥至含水量w2=0.002，每小時(shí)有9200kg濕物料加入干燥JL乙器內(nèi)。試求（1）完成干燥任務(wù)所需的新鮮空氣量；（2）預(yù)熱器的加熱量；（3）干燥器的熱效率解：（1）新鮮空氣耗量XWi=15kg-kg絕干料=0.01523kgkg絕干料i1-w100-1.51X=W202kg；kg絕干料-0.002kgkg絕干料21-w100-0.22絕干物料流量GG(L-w)-9200(L-0.015)kg絕干料：h9062kg絕干料；h11WG(XX)9062(0.015230.002hg水h119.9kg水h12根據(jù)t026C、/0-66kJ/kg絕干氣，求出H00.0157kg/kg絕干氣根

15、據(jù)t120C、HH0.0157，求出I-163.8kJ/kg絕干氣1101理想干燥器，所以II163.8kJ/kg絕干氣210.622pp0.311p2s2p-pp101330-0.5p總2ssI(L.01+1.88H+2490H163.8kJkg絕干氣2222設(shè)溫度t2,查水蒸氣表得相應(yīng)的飽和蒸汽壓Ps，由（a）式求濕度H2，再代入（b）式反求溫度t，若與初設(shè)值一致，計(jì)算結(jié)束。若與初設(shè)值不一致，則需重復(fù)以上步驟。2解得：p13180Pa，對(duì)應(yīng)的飽和溫度為：匚51.34Cs2P26590Pa，0.04326kg/kg絕干氣絕干空氣消耗量119.90.043260.0157kgh=4351kg.

16、h新鮮空氣消耗量L=+H)=4351(L+0.0157)kg新鮮空氣.h=4419kg新鮮空氣h002)預(yù)熱器的加熱量Q=lGI)=4351(L63.866)kJh=425528kJh=118.2kWP10干燥器的熱效率W(2490+l&t丿Q119.9(2490+1.88x51.34)耳=72.9%425528本題亦可利用H-1圖求求2。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t=25oC、相對(duì)濕度09=55%的新鮮空氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱器加熱升溫至t=95oC后送入干燥器中，離開(kāi)干燥器時(shí)的溫01度t=45oC。預(yù)熱器中采用180kPa的飽和蒸汽加熱空氣，預(yù)熱器的總傳熱系數(shù)為852W/

17、(m2K)，熱損失可忽略。濕物料初始溫度01=24、濕基含水量w1=0.037；干燥完畢后溫度升到0=60C、濕基含水量降為w=0.002。干燥產(chǎn)品流量G=1000kg/h,絕干物222料比熱容c=1.5kJ/(kg絕干料C),不向干燥器補(bǔ)充熱量。轉(zhuǎn)筒干燥器的直徑D=1.3m、s長(zhǎng)度Z=7m。干燥器外壁向空氣的對(duì)流-輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)為35kJ/(m2hC)。試求(1)絕干空氣流量；(2)預(yù)熱器中加熱蒸汽消耗量；(3)預(yù)熱器的傳熱面積。解：(1)絕干空氣流量X=0.037kgfkg絕干料=0.0384kgkg絕干料11w10.0371X=W2=0.002kgkg絕干料u0.002kgfkg絕干料

18、21w10.0022絕干物料流量G=GGw)=1000(10002hg絕干料；h=998kg絕干料訃22水分蒸發(fā)量W=G(XX)=998(0.03840.002)kgh=36.33kgh12查出25C時(shí)水的飽和蒸氣壓為3168.4Pa,故新鮮空氣的濕度為0.622申pH=0_s00101.33一申p0s00.622x0.55x3168.4101330-0.55x3168.4kgkg絕干氣=0.0109kgkg絕干氣對(duì)干燥器做水分的衡算，取為1h基準(zhǔn)，得a)L(H0.0109)=36.332對(duì)干燥器做熱量衡算得LI+GI=LI+GI+Q1122L其中I=(101+1.88H)t+2490H111

19、1=(1.01+1.88x0.0109)x95+2490 x0.0109hjkg絕干氣=125.0kJkg絕干氣I=(1.01+1.88H)x45+2490H=45.45+2574.6H2222題給cs二1.5kJ/(kg絕干料C)I=ce+cXe=1.5x24+4.187x0.0384x241kJkg絕干料=39.86kJkg絕干料1s1w1112=(1.5x60+4.187x0.002x60)kJkg絕干料=90.5kJkg絕干料題給a=35kJ/(m2hC)a所以Q=aSAt=a(nDL)(trt)Laa20=35(nx1.3x7丫9+4525kJ/h=42503.8kJ/h丿將以上諸值

20、代入熱量衡算式，得125.04L+998x39.86=(45.45+2574.6H2)L+998x90.5+42503.8整理得79.59L=2574.6HL+93042.5(b)聯(lián)立式(a)和式(b),解得H=0.02093kg/kg絕干氣2L=3621kg絕干氣/h(2)預(yù)熱器中加熱蒸氣消耗量加熱蒸氣壓強(qiáng)為180kPa,查出相應(yīng)的汽化熱為2214.3kJ/kg,T=116.6C。預(yù)熱器中消耗熱量的速率為Q=L(II)P10其中I=G.01+1.88x0.0109)x25+2490 x0.0109hjkg絕干氣=52.9kJkg絕干氣所以0Q=3621(125.0452.9)kJh=2612

21、19kJ.h=72.56kWP加熱蒸氣消耗量=261219=118kgh2214.33)預(yù)熱器的傳熱面積Atm血25)(116.6一95)oc=48.45Ci(116.625)ln(116.695丿SQs=kAtmm2=17.62m285x48.4510.采用常壓并流干燥器干燥某種濕物料。將20C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40C，濕物料處理量為250kg/h，絕干物料的比熱容為1.2kJ/(kg絕干料C)?？諝獾某跏紲囟葹?5C,濕度為0.007kg水/kg絕干氣，將空氣預(yù)熱至100C進(jìn)干燥器，在干燥器內(nèi)，空氣以一定的速度吹送物料的同時(shí)對(duì)

22、物料進(jìn)行干燥?？諝獬龈稍锲鞯臏囟葹?0C。干燥器的熱損失3.2kW。試求(1)新鮮空氣消耗量；(2)單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量(忽略預(yù)熱器的熱損失)；(3)干燥器的熱效率若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10C,試分析物料是否會(huì)返潮。解：(1)新鮮空氣消耗量對(duì)非理想干燥器，J豐12，H2需聯(lián)解物料衡算和熱量衡算方程求出。G=G1G+X1)=1CM=淚傀乃W=G(XX)=217.4(0.150.002)kg水.h=32.17kgh12由物料衡算式W=L(HH)=G(XX)a)2112得32.17=L(H20.007)由熱量衡算式Q=L(II)+G(II)+Q=0D2121L其中I=K.0

23、1+1.88x0.007)x100+2490 x0.007IkJkg絕干氣=119.75kJkg絕干氣1I=(1.01+1.88H)x50+2490H=50.5+2584H2222I=C+4.187Xb=1.2+4.187x0.15x20kJkg絕干料=36.56kJ-kg絕干料1s11I=(c+4.187Xb=11.2+4.187x0.002x40kJkg絕干料=48.33kJkg絕干料2s22代入上式，得L(2584H2-69.25)+14078.8=0(b)聯(lián)解(a)式和(b)式，得H2=0.02393kg/kg絕干氣，L=1900kg絕干氣.h新鮮空氣消耗量為L(zhǎng)=L(1+H)=1900

24、(L+0.007)kg新鮮氣h=1913.3kg新鮮氣fh00(2)單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量QPQ=L(II)=L(1.01+1.88H)(t-1)/)/)/)P10丿0八10Q=LI-1)=LV1.01+1.88H八-1)P10010=1900(1.01+1.88x0.007)(100-15)kJ/h=165240kJ/h=45.90kW(3)干燥器的熱效率n165240n=W(2490+L88t2)x100%=3217(249+】88x50)=50.3%(4)若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10C，物料是否會(huì)返潮用H-I圖查，t,H下，空氣的露點(diǎn)為26C,而物料降溫10C后為3

25、0C,所以物料22應(yīng)該不會(huì)返潮。11.對(duì)10kg某濕物料在恒定干燥條件下進(jìn)行間歇干燥，物料平鋪在1.0mx1.0m的淺盤(pán)中，溫度t=75C，濕度H=0.018kg/kg絕干氣的常壓空氣以2m/s的速度垂直穿過(guò)物料層?，F(xiàn)將物料的含水量從X=0.25kg/kg絕干物料干燥至X=0.15kg/kg絕干物料，試求(1)所12需干燥時(shí)間；(2)若空氣的t、H不變而流速加倍，干燥時(shí)間如何改變？(3)若物料量加倍,而淺盤(pán)面積不變，所需干燥時(shí)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a-t)crtw由空氣t=75C，H=0.018kg/kg絕干氣，查h-I圖得t=34OC，

26、相應(yīng)水的汽化熱,wr=2416kJkg，空氣對(duì)物料的對(duì)流傳熱系數(shù)：twa=1.17(L)0.37濕空氣的質(zhì)量速度L=3600upH濕空氣密度：濕空氣比體積：=(0.772+1.244H)t+273101.33x273P=(0.772+1.244x0.018)75；：73m3濕空氣;kg絕干氣=1.013ms濕空氣;kg絕干氣PH1；0詈濕空氣m3濕空氣=1.005kg濕空氣.m3濕空氣a=1.17(72361WC2-C)=31.35W(n2-C)U=C3135(75-34)kgCn2-s)=5.34x10-4kgCn2-s)2416x103=10 x1+0.25kg絕干料=8kg絕干料GGT=

27、(XX)=SU120.532X10-3c(0.25-0.15)=1.504xl03s=0.418h=-kg絕干料;m2=8kg絕干料*m2S1x1恒速干燥段時(shí)間2)空氣氣速加倍后U=2Ucca=20.37aU=20.37U=20.37x0.532x10-3=0.688x10-3kg/(m2s)ccG=8kg絕干料/m2,不變恒速干燥時(shí)間：1=-(XX)=t=0418h=0.323h=1164sSU12U20.37CC(3)物料加倍后，G加倍ST=2T=3008s=0.836h12.在恒定干燥條件下進(jìn)行間歇干燥實(shí)驗(yàn)。已知物料的干燥面積為0.2m2,絕干物料質(zhì)量為15kg，干燥時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)時(shí)物料可被干燥至15.3kg。假設(shè)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，物料的干燥速率與含水量X呈線性關(guān)系。實(shí)