柴诚敬习题答案(11)第十一章-固体物料的干燥

1第十一章固体物料的干燥习题解答1.已知湿空气的总压力为100kPa，温度为50℃，相对湿度为40%，试求（1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度。解：（1）湿空气的水汽分压spp由附录查得50℃时水的饱和蒸气压s12.34kPap，故kPa936.4kPa34.124.0p（2）湿度绝干气绝干气总kgkg03230.0kgkg936.4100936.4622.0622.0pppH（3）密度PtH5H10013.1273273244.1772.0绝干气湿空气kgm10100100133.1273502730323.0244.1772.03350.9737m3湿空气/kg绝干气密度湿空气湿空气33HHmkg06.1mkg9737.00323.011H2．常压连续干燥器内用热空气干燥某湿物料，出干燥器的废气的温度为40℃，相对湿度为43%，试求废气的露点。解：由附录查得40℃时水的饱和蒸气压s7.3766kPap，故湿空气中水汽分压为3.172kPakPa3766.743.01HsHpp查出s3.172kPap时的饱和温度为25.02℃，此温度即为废气露点。3.在总压101.3kPa下，已知湿空气的某些参数。利用湿空气的H–I图查出附表中空格项的数值，并绘出分题4的求解过程示意图。2习题3附表序号湿度kg/kg绝干气干球温度/℃湿球温度℃相对湿度%焓kJ/kg绝干气水汽分压kPa露点℃1（0.02）86（35）51403232（0.03）793711（160）4.2303（0.04）8642（10）1936354（0.05）（60）42371927.538.5解：附表中括号内的数为已知，其余值由H-I图查得。分题4的求解过程示意图略。4.将o025Ct、00.005kg/kgH水绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的o240Ct、20.034kg/kgH水绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。试求（1）混合气体的温度、湿度、焓和相对湿度；（2）若后面的干燥器需要相对湿度10%的空气做干燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度？解：（1）对混合气列湿度和焓的衡算，得02m134HHH（a）02m134III（b）当o25t℃、00.005kg/kgH水绝干气时，空气的焓为00001.011.882490IHtH绝干气绝干气kgkJ94.37kgkJ005.0249025005.088.101.1当240t℃、20.034kg/kgH水绝干气时，空气的焓为绝干气绝干气kgkJ62.127kgkJ034.0249040034.088.101.12I将以上值代入式（a）及式（b）中，即m0.00530.0344Hm37.943127.624I分别解得：m0.02675Hkg/kg绝干气3m105.2IkJ/kg绝干气由mmmm1.011.882490IHtHm105.21.011.880.0267524900.02675t得m36.4t℃混合气体中的水汽分压02675.0622.0pppHm总解出Pa4178p36.4tm℃时水的饱和蒸汽压为6075psPa所以混合气体的相对湿度为4178100%68.8%6075（2）将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10%1's41780.1p故's41780Pap查水蒸气表知此压力下的饱和温度为76.83℃。故应将此混合气加热至76.83℃。5．干球温度为20℃、湿度为0.009kg水／kg绝干气的湿空气通过预热器加热到80℃后，再送至常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：（1）1m3原湿空气在预热过程中焓的变化；（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。解：（1）1m3原湿空气在预热器中焓的变化。当020t℃、00.009Hkg/kg绝干气时，由图11-3查出043IkJ/kg绝干气。当180t℃、100.009HHkg/kg绝干气时，由图11-3查出1104IkJ/kg绝干气。故1kg绝干空气在预热器中焓的变化为：绝干气绝干气kgkJ61kgkJ4310401III原湿空气的比体积：50H2731.013100.7721.244273tHP4绝干气湿空气绝干气湿空气kgm48.0kgm27320273009.0244.1772.033故1m3原湿空气焓的变化为；湿空气湿空气33HmkJ6.72mkJ84.061I（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分。由180t℃、100.009HHkg/kg绝干气在H-I图上确定空气状态点，由该点沿等I线向右下方移动与80%线相交，交点为离开干燥器时空气的状态点，由该点读出空气离开干燥器时的湿度20.027Hkg/kg绝干气。故1m3原空气获得的水分量为：原湿空气原湿空气33H12mkJ0214.0mkJ84.0009.0027.0HH6.用4题（1）的混合湿空气加热升温后用于干燥某湿物料，将湿物料自湿基含水量0.2降至0.05，湿物料流量为1000kg/h，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求（1）新鲜空气耗量；（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓；（3）预热器的加热量。解：（1）新鲜空气耗量绝干料绝干料kgkg25.0kgkg20100201111wwX绝干料绝干料kgkg05263.0kgkg510051222wwXhkg800hkg2.011000111绝干料wGG蒸发水量hkg9.157hkg05263.025.080021水水XXGW绝干空气用量20()LHHWhkg8.5444hkg005.0034.09.15702绝干气绝干气HHWL新鲜空气用量5hkg5472hkg005.18.544410新鲜气新鲜气HL（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等。12II6.127249088.101.1m1mHtH将m0.02675Hkg/kg绝干气代入，解出：157.54t℃所以，进入干燥器的湿空气的温度为57.54℃，焓为127.6kJ/kg绝干气。（3）预热器的加热量pm1m()QLIIhkg21779hkg8.544444m绝干气绝干气LLkW64.135hkJ488289hkJ2.10562.12721779m1mPIILQ7．在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l000kg/h，温度为20℃，含水量为4％(湿基，下同)，要求干燥后产品的含水量不超过0.5％，物料离开干燥器时温度升至60℃，湿物料的平均比热容为3.28kJ／(kg绝干料．℃)。空气的初始温度为20℃，相对湿度为50％，将空气预热至100℃进干燥器，出干燥器的温度为50℃，湿度为0.06kg/kg绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10％计。试求（1）计算新鲜空气的消耗量；（2）预热器的加热量Qp；（3）计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数；（4）干燥系统的热效率。解：（１）新鲜空气消耗量，即21WLHH绝干物料hkg960hkg04.011000111绝干料绝干料wGG绝干料绝干料kgkg04167.0kgkg9641X绝干料绝干料kgkg00503.0kgkg5.995.02X所以12()960(0.041670.00503)kg/h35.17kg/hWGXX20℃时空气的饱和蒸汽压为s2.3346kPap6绝干气绝干气kgkg00723.0kgkg3346.25.033.1013346.25.0622.033.101622.0s0s00ppHhkg5.666hkg00723.006.017.3512绝干气绝干气HHWLhkg3.671hkg00723.015.666100新鲜空气新鲜空气HLL（2）预热器的加热量Ｑp，用式11-31计算Ｑp，即P010(1.011.88)()QLHtt666.51.011.880.0072310020kJ/h54578kJ/h15.16kW（3）加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数加热物料耗热''21m21()QGIIGckW99.34hkJ125952hkJ206028.3960总耗热量2o2m221L1.01()(24901.88)()QLttWtGcQkW36.67hkJ242484hkJ545781.025952.15088.1249017.3520505.66601.1加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数：125952100%51.9%242484（4）干燥器的热效率，若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则用式11-37计算干燥系统的热效率。2(24901.88)35.17(24901.8850)100%100%37.5%242484WtQ8.用通风机将干球温度o026Ct、焓066kJ/kgI绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到o1120Ct后进入连续逆流操作的理想干燥器内，空气离开干燥器时相对湿度250%。湿物料由含水量10.015w被干燥至含水量20.002w，每小时有9200kg湿物料加入干燥器内。试求（1）完成干燥任务所需的新鲜空气量；（2）预热器的加热量；（3）干燥器的热7效率解：（1）新鲜空气耗量绝干料绝干料kgkg01523.0kgkg5.11005.11111wwX绝干料绝干料kgkg002.0kgkg2.01002.01222wwX绝干物料流量hkg9062hkg015.019200111绝干料绝干料wGGhkg9.119hkg002.001523.0906221水水XXGW根据026t℃、066IkJ/kg绝干气，求出00.0157Hkg/kg绝干气根据1120t℃、100.0157HH，求出1163.8IkJ/kg绝干气理想干燥器，所以21163.8kJ/kgII绝干气sss2s225.0101330311.0622.0pppppH总（a）绝干气kgkJ8.16324901.881.012222HtHI（b）设温度2t，查水蒸气表得相应的饱和蒸汽压ps，由（a）式求湿度2H，再代入（b）式反求温度2t，若与初设值一致，计算结束。若与初设值不一致，则需重复以上步骤。解得：s13180Pap，对应的饱和温度为：251.34t℃26590Pap，20.04326kg/kgH绝干气绝干空气消耗量hkg4351hkg0157.004326.09.119L新鲜空气消耗量hkg4419hkg0157.014351100新鲜空气新鲜空气HLL（2）预热器的加热量kW2.118hkJ425500hkJ668.163435101PIILQ8（3）干燥器的热效率2W24901.88tQ%9.7242550034.5188.124909.119本题亦可利用HI图求2t。9.在一常压逆流的转筒干燥器中，干燥某种晶状的物料。温度o025Ct、相对湿度0=55%的新鲜空气经过预热器加热升温至o195Ct后送入干燥器中，离开干燥器时的温度o245Ct。预热器中采用180kPa的饱和蒸