新版化工原理习题答案(11)第十一章固体物料的干燥

1、0.622x4.936100-4.936kg/kg绝干气=0.03230 kg/kg绝干气% =(0.772 +1.244/7 )x273 + /2731.013x10密度1 + 0.03230.9737kg/m3湿空气=1.06kg/m3湿空气1.已知湿空气的总压力为100 kPa,温度为50 C,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)湿空气的水汽分压由附录査得50C时水的饱和蒸气压几= 1234kPa ,故/? = 0.4xl2.34kPa = 4.936kPa(2)湿度(3)密度=(0.772 +1.244x0.0323)x 273

2、50 x 皿灯()m湿空气/kg绝干气273100 xlO3=0.9737 m3湿空气/kg绝干气2.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 C,相对湿度为43%,试求废 气的露点。解：由附录查得40 C时水的饱和蒸气压ps=7.3766kPa,故湿空气中水汽分压为p = pp、= l + Hu = 0.43 x 7.3766kPa = 3.172kPa%查出亿=3.172kPa时的饱和温度为25.02 C，此温度即为废气露点。3.在总压kPa下，已知湿空气的某些参数。利用湿空气的H-I图査出附表中空格项的数值，并绘出分题4 的求解过程示意图。习题3附表湿度序kg/k

3、g绝干气干球温度/C湿球温度C相对湿度%焰kJ/kg绝干气水汽分压kPa露点C1()86(35)5140232()793711(160)330第计体物料的干燥习题解答0.622p(60)()8642(10)193635%34()*4237192解：附表中括号内的数为已知，英余值由图查得。分题4的求解过程示意图略。4.将/0 = 25C、H) = 0.005kg水/kg绝I：气的常压新鲜空气，与I：燥器排岀的乙=40C、H2 = 0.034kg水/kg绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质疑比为2： 3。试求(1)混合气体的温度、湿度、 焙和相对湿度：(2)若后而的干燥器需要相对湿度10%的空气

4、做T燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度解：(1)对混合气列湿度和烤的衡算，得1仏+ 3弘=4施(a)!l/0+3/2=4/mb)当*=25C、H() = 0.005kg水/kg绝干气时，空气的恰为/0 =(1.01 + 1.88H0)xr0+ 2490仏= (1.01 + 1.88 x 0.005)x 25 + 2490 x 0.005 kJ/kg 绝干气=37.94 kJ/kg 绝干气当2=40C、H2 = 0.034kg水/kg绝干气时,空气的焙为12 =(1.01 + 1.88 x 0.034)x 40 + 2490 x 0.034kJ/kg 绝干气= 127.62 kJ/kg 绝干气

5、将以上值代入式l +2490 =127.6将Hm = 0.02675kg/kg绝干气代入，解出：严 57.54 C所以，进入干燥器的湿空气的温度为57.54C,焰为kJ/kg绝干气。（3）预热器的加热量-人）Lm =4L = 4x 5444.8 kg 绝干气/h=21779 kg 绝干气/hft =2（/1 -Zm）= 21779（127.62-105.2）kJ/h = 488289kJ/h = 135.64kW7.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 C,含水量为4%（湿基，下同）, 要求干燥后产品的含水量不超过,物料离开干燥器时温度升至60 C.湿物料

6、的平均比热容为kJ/（kg绝干 料C）。空气的初始温度为20 C,相对湿度为50%,将空气预热至100 C进干燥器，出干燥器的温度为50 C, 湿度为0.06 kg/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豊（2） 预热器的加热MOp： （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,即厶=0.622% 几101.33-%Ps0.622x0.5x2.334610133-0.5x2.3346kg/kg绝干气=0.00723 kg/kg绝干气35.170.06 - 0.00723kg绝干气/h = 666

7、.5 kg绝干气/h=叱490 + 1他）灯00%35.17(2490 + 1.88x50)242484x 100% = 37.5%-亠HT绝干物料G = G (1 -甲)=1000(1 - 0.04)kg绝干料/h = 960 kg绝干料/h4X、= kg/kg 绝干料=0.04167 kg/kg 绝干料96x2 = kg/kg 绝干料=O.OO5O3 kg/kg 绝干料所以 W =G(XX2) = 960(0.04167 一 O.OO5O3)kg/h = 35.17 kg/h20 C时空气的饱和蒸汽压为几=2.3346kPaLo = L(1 + H0) = 666.5(1 + 0.0072

8、3 )kg 新鲜空气 /h = 671.3 kg 新鲜空气/h(2)预热器的加热量Qp,用式 431汁算0, E!卩0 =厶(101 + 188血)匕-0)= 666.5(1.01 + 1.88x0.00723)(100-20)kJ/li= 54578kJ/h = 15.16kW(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Q = G(Sm(D=960 x 3.28(60 一 20)kJ/h = 125952 kJ/h = 34.99kW总耗热量Q = 1.01L(/2-ro) + W(2490 + 1.88/J + Gcm2(02-0l) + Q= 1.01x 666.5(50 一

9、 20) + 35.17(2490 + 1.88x 50)+1.25952 +0.1x 54578 kJ/h =242484 kJ/h = 67.36RW加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数：125952 x 100% = 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焰，则用式11-37 i|-算干燥系统的热效率。119.90.04326 - 0.0157kg/h =4351kg/h&用通风机将干球温度r0 = 26C./0 = 66kJ/kg绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到”=12(TC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卩=50%湿物

10、料由含水M =0.015被干燥至含水=0.002,每小时有9 200 kg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fi; (2)预热器的加热量；(3)干燥器的热效率解：(1)新鲜空气耗量1=1 _=1,5kg/kg绝干料 - 0.01523 kg/kg绝干料100 1.5X2 .1 绝干物料流量0 2=kg/kg 绝干料=0.002 kg/kg 绝干料 100 0.2G = G (1 - wj = 9200(1 一 0.015)kg 绝干料/h = 9062 kg 绝干料/hW=G(X -X2) = 9062(0.01523 - 0.002)kg水/h = 119.9kg水/h

11、根据/o = 26 C、/0 = 66kJ/kg 绝气，求出 =0.0157 kg/kg 绝气根据 /i=120C、0 = Ho =0.0157,求岀 /. =163.8 kJ/kg 绝干气理想干燥器，所以 厶=人=1638kJ/kg绝干气“0.622 几311 几H. =-= - (a) %-也1013300.5几/2 = (1.01 +1.88/, 2 + 2490/; = 163.8kJ/kg 绝干气对应的饱和温度为：f2=51.34Cp2 = 6590Pa，H2 = 0.04326kg/kg 绝 F气绝F空气消耗量新鲜空气消耗量4= 1+ 仏)=4351(1+ 0.0157 )kg 新

12、鲜空气 /h =4419 kg 新鲜空气/h(2)预热器的加热虽:=72.9%(a)QP = L(l - /j = 4351(163.8一66)kJ/h = 425500 kJ/h = 118.2kW(3)干燥器的热效率W(2490+l8&2)119.9(2490 + 1.88x51.34)425500本题亦可利用H-I图求/八9.在一常压逆流的转筒干燥器中，干燥某种晶状的物料。温度G = 25“C、相对湿度（P. =55%的新鲜空气经 过预热器加热升温至r, =95C后送入干燥器中，离开干燥器时的温度G=45C O预热器中采用180 kPa的饱和 蒸汽加热空气，预热器的总传热系数为85 W/

13、（m2-K）,热损失可忽略。湿物料初始温度q=24C、湿基含水量 w,=：干燥完毕后温度升到2=60C、湿基含水量降为叫乞 干燥产品流SG2=1 000 kg/h,绝干物料比热容 cs=1.5kJ/ （kg绝干料C）,不向干燥器补充热量。转简干燥器的直径D=1.3 m.长度Z=7 干燥器外壁向 空气的对流一辐射联合传热系数为35 kJ/ （m2-h-C）o试求（1）绝干空气流量：（2）预热器中加热蒸汽消耗量;（3）预热器的传热而积。解：（1）绝干空气流量1 - =0037 kg/kg 绝干料- 0.0384 kg/kg 绝干料1 0.037X,= 亠 =kg/kg绝干料0.002 kg/kg绝

14、干料1 一 1 - 0.002绝干物料流量G = q （1 -叫）=1000（1 - 0002）kg 绝干料 /h = 998 kg 绝干料 /h 水分蒸发量VV = G（XI -X2） = 998（0.0384-0.002）kg/h =36.33kg/h查岀25 C时水的饱和蒸气压为Pa,故新鲜空气的湿度为：H _ 622久几。,101.33-卩必。0.622x0.55x3168.4 .八八八八八八=101.33-0.55x3168.4kg/k8T气叫险绝干气对干燥器做水分的衡算取为lh基准，得:L(H2-0.0109) = 36.33A/C = 48.45 C对燥器做热量衡算得:英中 /,

15、 =(1.01+ 1.88/,)/, + 2490耳=(1.01 +1.88 x 0.0109) x 95 + 2490 x 0.0109 kJ/kg 绝干气=125.0 kJ/kg 绝干气A =(1.01 + 1.88 W2 )x45+ 2490W2 =45.45 + 2574.6/,题给 cs=1.5ld/ (kg绝干料C)/：=C0 +qxe = 1.5 X 24 + 4.187 X 0.0384 x 24 kJ/kg 绝干料=39.86 kJ/kg 绝干料/； = (1.5 x 60 + 4.187 x 0.002 x 60)kJ/kg 绝干料=90.5 kJ/kg 绝下料题给 冬=3

16、5 kJ/(m2 h C)-&. =a,St = a TTDL)( -10)(9()+ 45=35(TTx 1.3x7* 一25 kJ/h = 42503.8kJ/h将以上诸值代入热量衡算式，得：125.04L + 998 x 39.86 = (45.45 + 2574.6H2)L+998 x 90.5 + 42503.8整理得 79.59L = 2574.6H上 + 93042.5(b)联立式(a)和式(b),解得H2 = 0.02093 kg/kg 绝干气 = 3621 kg 绝干气/h(2)预热器中加热蒸气消耗量加热蒸气压强为180 kPa,查岀相应的汽化热为kJ/kg, 7=116.6

17、 Co预热器中消耗热疑的速率为:(?p = L(/,-/0)其中、/0 = (1.01 +1.88 X 0.0109) X 25 + 2490 x 0.0109 kJ/kgfeT =52.9 kJ/kg 绝干气QP = 3621(125.04 -52.9)kJ/h = 261205 kJ/h = 72.56kW加热蒸气消耗皋器亠盹/h（3）预热器的传热而积(116.6-25)- (116.6-95) .f 116.6-251 1116.6-95 丿(b)c 072560)S = = -nr = 17.62m*85x48.4510.采用常压并流干燥器干燥某种湿物料。将20 C干基含水量为的某种湿

18、物料干燥至干基含水量为，物料 出干燥器的温度是40C,湿物料处理虽:为250 kg/h,绝干物料的比热容为kJ/ (kg绝干料 C )。空气的初始温 度为15 C,湿度为0.007 kg水/kg绝干气，将空气预热至100 C进干燥器，在干燥器内，空气以一泄的速度吹送 物料的同时对物料进行干燥。空气出干燥器的温度为50 C。干燥器的热损失kW.试求(1)新鲜空气消耗量:(2)单位时间内预热器消耗的热量(忽略预热器的热损失)：(3)干燥器的热效率：(4)若空气在出干燥器之后 的后续设备中温度将下降10 C,试分析物料是否会返潮。解：(1)新鲜空气消耗量对非理想干燥器，1严心需联解物料衡算和热疑衡算

19、方程求出。250G = G /(I + X J =kg/h = 217.4 kg/hW = G(X,-X2)= 217.4(0.15 - 0.002)kg 水/h = 32.17 kg/h由物料衡算式W = L(H2-H) = G(XX2)得3217 =厶(比一0007)(a)由热量衡算式QD = (/,-/,) + G(/2-Z,) + QL = 0其中：= (1.01 +1.88 x0W7)x 100 +2490 x0.007kJ/kgT =119.75 kJ/kg 绝干气Z2 =(1.01 + 1.88H2 )X50 + 2490H. =50.5 + 2584H2/； = (cs +4.

20、187XI91 =1.2 + 4.187x0.15x 20kJ/kg 绝干料=36.56 kJ/kg 绝干料/；=(CS+4.187X292 = 1.2 + 4.187 x 0.002 x 40 kJ/kg 绝干料=48.33 kJ/kg 绝干料代入上式，得L(2584/2 - 69.25) +14078.8 = 0联解(a)式和(b)式，得H1 = 0.02393 kg/kg 绝干气，L = 1900 kg绝干气/h新鲜空气消耗虽:为厶=L(l + /J= 1900(1+ 0.007)kg 新鲜气/h = 1913.3kg 新鲜气/h(2)单位时间内预热器消耗的热量QpQp = L(/l-/

21、o) = L(l.0l + l.88H()(t,-fo)=1900(1.01 + l.SSx 0.007)(100 一 15)kJ/h = 165240 kJ/h= kW(3)干燥器的热效率=W(2490 + 1.88r2)xl00% = 3217(2490 + l88x50) = 503%Q165240(4)若空气在岀干燥器之后的后续设备中温度将下降10C,物料是否会返潮用H-I图查，Q丹2下，空气的露点为26 C,而物料降温20C后为30 C,所以物料应该不会返潮。11.对10 kg某湿物料在恒泄干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在1.0 mx 1.0 m的浅盘中，温度-75 C, 湿度H

22、=0.018 kg/kg绝干气的常压空气以2 m/s的速度垂直穿过物料层。现将物料的含水量从X, =0.25 kg/kg绝干 物料干燥至=0.15 kg/kg绝干物料，试求(1)所需干燥时间：(2)若空气的r、H不变而流速加倍，干燥时间 如何改变(3)若物料量加倍，而注盘而积不变，所需干燥时间又为多少(假设三种情况下干燥均处于恒速干燥 阶段。)解：(1)恒速段F燥速率t/c = f (/f)Ytw由空气r = 75C,0.018 kg/kg绝干气，査H-/图得f”.=34C,相应水的汽化热Zlw = 2416kJ/kg ,空气对物料的对流传热系数：a = 1.17(L 严湿空气的质量速度：L

23、=3600”久湿空气密度：!1 + Hdp湿空气比体积：a”(+101.33u = (0.772 +1 244/) -x-H273 P75 4- 77=(0.772 +1.244 x 0.018) m3湿空气/kg绝干气=l013nf湿空气/kg绝干气Pw =：；：%湿空气/m，湿空气=1.005 kg湿空气/m，湿空气Lf = 3600 x2xl.OO5kg湿空气/(m2-h)= 7236kg湿空气/(nr -h)a = 1.17(7236)37 W/(m2 C)= 31.35 W/(m2 C)Uc = 24；爲(75_34)kg/(nf s)= 0.532xl(F kg/(nr -s)Gf

24、 = G = 10 xkg 绝干料=8kg 绝干料1 十 A 1 * U.ZD15所以，Pi X3 =17-15-=0.1333 时24-1515=0.6代入= -kg绝干料/nf =8kg绝干料/nf恒速干燥段时间:r = -r(XIX2) =- (0.25 一 05) = 1.504xl03s = 0.418hSUf0.532 x 10 (2)空气气速加倍后S = 2/a a= 2037c =2O37x0.532xl0-3 = 0.688xl0-3kg/ (m2 - s)+ = 8 kg绝干料/m2,不变恒速干燥时间：rr =二(X, -Xj = r =h = 0.323h = 1164sSUQ (/；2037(3)物料加倍后，加倍Sr = 2r = 3008s =0.836h12.在恒泄干燥条件下进行间就干燥实验。已知物料的干燥而积为0.2 m2.绝干物料质量为15 kg,干燥时 间无限长时物料可被干燥至15.3 kg。假设在实验范用内，物料的干燥速率与含水量X呈线性关系。实验测得将 湿物料从30.0 kg干燥至24.0 kg需要h.试求在