食品工程专业干燥作业解答

1、第四章 干燥2将常压温度为 30、相对湿度为 20的新鲜空气，通过第 一加热器加热到某一温度后，再通过一喷水室进行绝热冷却增 湿至饱和状态，最后通过第二加热器加热得到温度为45、相对湿度为 40的湿空气。求在焓湿图上绘出空气状态的变化 过程；离开第二加热器时空气的湿含量；喷水室中水的温 度（设离开喷水池的空气与水的温度相同） ；离开第一加热器 时空气的温度。解：根据题意，作出流程图：（ 1）根据流程图，在焓 -湿图上画出空气状态的变化过程，如 下图所示，作图过程为： 由 TA=30， A=20% 确定如图所示的 A 点新鲜空气 状态点；由 TD=30， D=40%确定如图所示的 D 点 第二加

2、热器出口空气的状态点；空气在第二加热室为等湿 升温过程，而由喷水室出来的空气为饱和状态湿空气，因此 由D 点作垂线，与 =100%的饱和线交一点 C点即为由喷水 室出来的饱和状态湿空气状态点；由于空气在喷水室的过 程为绝热冷却增湿 过程，因此，过 C点作等焓线，与过 A 点 的等湿含量线相交一点 B 点即为第一加热器出口空气的状态 点。2）由焓 -湿图可以查出：离开第二加热器时空气的湿含量 H D0.025kg/kg 干气3）由焓 -湿图可以查出：喷水室中水的温度 TC 28 离开第一加热器时空气的温度 TB78答：（ 1）空气状态的变化过程的焓 -湿图如上所示；（ 2）离开第二加热器时空气的

3、湿含量为0.025kg/kg 干空气；（ 3）喷水室中水的温度为 28；（ 4）离开第一加热器时空气的温度约为78。3常压下温度为 30、湿含量为 0.024kg/kg 干空气的湿空气， 在预热器被加热至 90，试在焓湿图上绘出空气状态的变化过 程；又若湿空气的流量为 0.028kg/s ，求加热湿空气所需要的热 量 Q 。解：根据题意，作出流程图：LA（1）在焓 -湿图上画出空气状态的变化过程（描述过程）2）求加热湿空气所需要的热量 Q Q L（hB hA ） 求干空气量 L由： L(1+H A)=L A 推得： 已知：湿空气的流量 L A0.028kg/sH A =0.024kg/kg 干

4、空气将已知数据代如上式：LA0.0281 0.0240.0273kg / s 需要的热量 Q由焓湿图可以查出：hA =91kJ/kg ， hB =153kJ/kg ， 所以加热湿空气所需要的热量Q L（hB hA ） 0.0273 （153 91） 1.69kW答：（ 1）空气状态的变化过程的焓 -湿图如上所示；（ 2）加热湿空气所需要的热量为 1.69kW 。6在逆流连续干燥器中，将某种物料由初始湿基含水量3.5干燥至 0.2。物料进入干燥器时的温度为24，离开干燥器时的温度为 40，干燥产品量为 0.278kg/s 。干物质的比热容为 1.507kJ/（kg/ ）.干 空 气 的 初 始

5、温 度 为 25 、 湿 含 量 为 0.0095kg/kg 干空气， 经预热器预热到 90后送入干燥器， 离开 干燥器时的温度为 35。试求空气消耗量、预热器的热功率和 干燥器的热效率。假设热损失可以忽略不计。解：作出流程图：1）求空气消耗量 L L =L(1+H 0)求干空气消耗量 L干空气消耗量 : LWH 2 H1WH2 H 0求蒸发的水量 W蒸发的水量 : WG1 G2已知：G 2=0.278kg/s ， w 1=3.5% ， w1=0.2%G11 w221 w10.278 1 0.002 0.288kg / s1 0.035G1 G20.288 0.278 0.01kg / s 求

6、干空气消耗量 LW则： LH 2 H00.01查焓 -湿图得 : H 20.0319kg/kg 干空气0.446kg干空气 /s0.0319 0.0095因此湿空气的消耗量为：L L(1 H0) 0.446 1 0.0095 0.450kg / s2）求预热器的热功率 QpQp L （h1 h0）查焓湿图得： h0=48kJ/kg ， h1=115kJ/kg已知： L=0.446kg/sQp L( h1 h0 ) 0.446 115 48 29.9kW3)求干燥器的热效率h TT11 TT20 100%90 35 100% 84.6%2590答： (1)湿空气的消耗量为0.450kg/s；(2

7、)预热器的热功率为29.9kW ；(3)干燥器的热效率为84.6。8在一常压连续干燥器中，湿物料处理量为0.8kg/s，物料含水量由湿基 5干燥至 1。空气初始温度为20、湿含量为55。为了保证0.05kg/kg 干空气， 空气离开干燥器时的温度为干燥产品的质量，要求进入干燥器的空气温度不得高于90试求以下两种情况下所需的空气量( kg 干空气 /s)和热耗量kW )，设干燥过程为理想过程。将新鲜空气预热到90进入干燥器中进行干燥；采用废气循环，循环气中干空气量为干燥器出口废气中干空气量的干燥器干燥。2/3，混合气温度为 90，进入解：(1)第一种情况的流程图为：求干空气消耗量WH 2 H1G

8、2G1 1 w11 w2w1 w 2 G1 G2 G1 11 w220.80.05 0.010.010.032kg / s对于理想干燥过程为等焓过程，即h1 h2，因此：1.01 1.93H 1) T1 2500H 1 (1.011.93H 2)T2 2500H 2因为： H1=H 0=0.05kg/kg 干空气 已知： T 1=90， T2=55将上述已知数据代入上式，得：1.01 55 0.06(5 kg / kg干空气)(1.01 1.93 0.05) 90 2500 0.051.93 55 2500H2（也可由 0 点确定 1 点，再由 1 点，利用等焓线查得得 H 20.065kg/

9、kg 干空气）则： L0.0320.065 0.052.13kg干空气 / s求热耗量：QL(1.01 1.93H 0)(T1 T0)已知： L=2.13kg 干空气 /s， H0=0.05kg/kg 干空气T 0=20， T1=90，则：QL(1.01 1.93H 0)(T1 T0)2.13 (1.01 1.93 0.05)(90 20) 164.9(8 kW)也可查焓湿图得 h0 145kJ/kg，h1224kJ/kgQpL(h1 h0) 2.13 224 145 168.27kJ / s 168.27kW )2）第二种情况的流程图为：2L求干空气消耗量L W WL H2 H1 H 2 H

10、0混合后状态点物料衡算得：LH 1 2LH 2 3LH由于： H 0=H1即: H 0 2H 2 3H m所以 :0.05 2H 2 3H m ()混合后状态点热量衡算得：Lh1 2Lh2 3Lhm1.93H 2 T2 2500H 2即 : h1 2h2 3hm1.01 1.93H 1 T1 2500H 1 2 1.013 1.01 1.93H m Tm 2500H m已知： H1=H0=0.05kg/kg 干空气，T m=90， T2551.93H255 2500H 2则上式化简为：1.01 1.93 0.05 T1 2500 0.05 2 1.013 1.01 1.93H m 90 250

11、0H m()对于理想干燥过程，有：hm h21.01 1.93H m Tm 2500H m 1.01 1.93H 2 T2 2500H 2 即:1.01 1.93H m 90 2500H m 1.01 1.93H 2 55 2500H 2( )联立求解 ()、 ( )和 ()方程，得：H m 0.0813kg / kg干空气H 2 0.0970kg / kg干空气T1 165.5 C由第一种情况知： W 0.032kg/s因此，干空气消耗量：0.0320.0970 0.050.681kg 干空气 / s求热耗量：QL（1.01 1.93H 0）（T1 T0）0.681 （1.01 1.93 0

12、.05）（165.5 20） 109.（6 kW）2.13kg 干空气 /s，0.681kg 干空气 /s，答：第一种情况所需空气量为 热消耗为 168.27kW ； 第二种情况所需空气量为 热消耗为 109.6kW 。9将某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，经过 6h 的干 燥使其干基含水量由 0.35 降至 0.07。试求在相同的操作条件下， 将该物料由 0.35 降至 0.05 所需的时间。 已知物料的临界含水量 为 0.15 ，平衡含水量为 0.04 。降速阶段中干燥速率曲线为直线。解：由题意知干燥过程包括恒速干燥阶段和降速干燥阶段，且 降速阶段中干燥速率曲线为直线 设两种情况下的干燥时间分别为 t 和 t 干燥时间公式为 t GX1X cX cX e ln X cXeUc A1cc e X2Xe已知第一种情况下 t6h， X 1 0.35kg/kg 干物料，Xc0.15 kg/kg 干物料， X e 0.04 kg/kg 干物料，X 2 0.07 kg/kg 干物料代入数据有 6 G 0.35 0.15 0.15 0.04