干燥习题解答

1、习题解答 7-25 已知湿空气的温度为 20C,水汽分压为，总压为。试求: (1) 相对湿度； (2) 将此空气分别加热至 50c和 120c时的相对湿度; (3) 由以上计算结果可得出什么结论？ 解：(1)查表得 20c时水的饱和蒸汽压ps=，故相对湿度 pv100%2335100% Ps2.335 即空气已被水蒸汽饱和，不能作为载湿体。 pv2.335 -100%100% Ps12.34 即温度升高后，值减小，又可作为载湿体。 当总压为时，温度升高到 100c水开始沸腾，此时它的最大蒸汽压为(等于外界压力)。当温度 为 120c时，蒸汽处于过热状态，饱和水蒸气压仍为，故相对湿度 Pv2.3

2、35 -100%100%2.3% Ps101.3 (3)湿空气的温度升高后，其中的水汽分压不变，但水的饱和蒸汽压随温度的升高而增加, 因此，值减小，载湿能力增强，即升温对干燥有利。 7-26 已知在总压下，湿空气的干球温度为 30C,相对湿度为 50%,试求：(1)湿度；(2)露 点；(3)始；(4)将此状态空气加热至 120c所需的热量，已知空气的质量流量为 400kg 绝干气/h; (5)每小时送入预热器的湿空气体积。 解：(1)查得 30c时水的饱和蒸汽压pS=, 水汽分压：pvPS0.54.2472.124kPa (2)露点 由 Pv2.124kPa,可查得对应的饱和温度为 18oC,

3、即为露点。 (3)始 I(1.011.88H)t2492H =(1.011.880.0133)30+24920.0133=64.2kJ/kg 干气 100% (2)查表得 50c时水的饱和蒸汽压 ps=,故相对湿度 18.9% 湿度 0.622 Pv PPv 0.622 2.124 101.32.124 0.0133kg 水汽/kg 干气 (4)所需热量 QLCH(tito) ，、，、一4,，,，一 400(1.011.880,0133)(12030)3,72610kJ/h10.35kW (5)湿空气体积273t V400VH400(0.7731,244H) 273 ,、27330 400(0

4、.7731.2440,0133) 273 3. 350.5m/h 7-27 常压下某湿空气的温度为 25C,湿度为 0.01kg 水汽/kg干气。试求： (1) 该湿空气的相对湿度及饱和湿度； (2) 若保持温度不变，加入绝干空气使总压上升至 220kPa,则此湿空气的相对湿度及饱和湿 度变为多少？ (3) 若保持温度不变而将空气压缩至 220kPa,则在压缩过程中每 kg 干气析出多少水分？ 解：(1)水汽分压 7-28 已知在常压、25C 下，水分在某物料与空气间的平衡关系为 * 相对湿度为=100%,平衡含水量 X=0.185kg 水/kg干料 相对湿度为=50%,平衡含水量 X=0.0

5、95kg 水/kg干料 现该物料的含水量为 0.35kg 水/kg 干料，令其与 25C,=50%的空气接触，问物料的自由 含水量，结合水分含量与非结合水分含量各为多少?PV PH 101.30.011.60kPa 0.622H0.6220.01 查表得 25c时水的饱和蒸汽压ps=,故相对湿度 红 100%100%50.5% ps3.168 饱和湿度：Hs0.622PS0,62231680.020kg 水汽/kg 干气 PPs101.33.168 (2)当加入绝干空气时，水汽分压及饱和蒸汽压均不变，故相对湿度仍为，但饱和湿度 Hs0.622PSPPs 0.622 3.168一 0.0091k

6、g 水汽/kg干气 2203.168 (3)若保持温度不变而将空气压缩至 220kPa 时，其饱和湿度为 0.0091kg 水汽/kg 干气，故必有水 析出。 HHs0.010.0091 0.0009kg/kg干气 解：4=50%, (2)绝干空气用量 湿空气用量 平衡含水量X 0.095kg/kg干料 则自由含水量 XX0.350.0950.255kg/kg干料 L100%, 平衡含水量X 0.185kg/kg干料 即结合水分含量 _*一一一一、 X=100%0.185kg/kg干料 则非结合水分含量XX*=100%0.350.1850.165kg/kg干料 7-29 常压下用热空气干燥某种

7、湿物料。新鲜空气的温度为 20C、湿度为 0.012kg 水汽/kg 干 气，经预热器加热至 60c后进入干燥器，离开干燥器的废气湿度为 0.028kg 水汽/kg干气。湿物料 的初始含水量为 10%干燥后产品的含水量为(均为湿基)，干燥产品量为 4000kg/h。试求: (1)水分汽化量，kg/h; (2)新鲜空气的用量，分别用质量及体积表示; (3)分析说明当干燥任务及出口废气湿度一定时，是用夏季还是冬季条件选用风机比较合适。 解：(1)水分汽化量 1w2 W2G2 1W1 -WIw2c0.10.0057, G2=G24000422kg/h 1WI10.1 -00.111kg 水/kg 干

8、料 10.1 X2 W0.005 1w2 1 0.005 GC G2(1 W2) 4000 W GC(XI X2) 3980 W H2HI 422 0.0280.012 4 2.6410kg/h _4,_一_4. 104(10.012)2.67104kg/h 湿空气比容 273t H(0.7731.244H) 273 273203.一 =(0.7731.2440.012)=0.846m3/kg干气 273 湿空气体积量 VhLVH2.641040.8462.23104m3/h (3)夏季的气温高，且湿度大，故在产品、WH2一定的情况下，湿空气的消耗量 L增加，同时 其湿比容又增大，共同导致体积

9、流量增大，故用夏季条件选择风机比较合适。 7-30 在某干燥器中常压干燥砂糖晶体，处理量为 450kg/h,要求将湿基含水量由 42%减至 4%。 干燥介质为温度 20C,相对湿度 30%的空气，经预热器加热至一定温度后送至干燥器中，空气离开 干燥器时温度为 50C,相对湿度为 60%。若空气在干燥器内为等始变化过程，试求： (1)水分汽化量，kg/h; (2)湿空气的用量，kg/h; (3)预热器向空气提供的热量，kW。 解：(1)水分汽化量 WGIG2=GI-1-WIGIw1w2GI0.420.04450178kg/h 1W21w210.04 或XI-w-042-0.724kg 水/kg

10、干料 1WI10.42 X2一之。040.0417kg 水/kg干料 1w210.04 GCG1(1w1)450(10.42)261kg/h WGC(X1XJ261(0.7240.0417)178kg/h (2)查得 20C、50c下的水饱和蒸汽压分别为、kPa, H00.622pv00.6220pS00.6220.32.3350.0043kg 水汽/kg 干气 pPVOP0PS0101.30.32.335 H20.622Pv20.6222pS20.622。612.340.049kg 水 7/kg 干气 pPv2P2PS2101.30.612.34 L(1 H0)2.64 W178 L3982

11、kg/h H2HI0.0490.0043 湿空气用量 LL(1H0)3982(10.0043)3999kg/h (3)新鲜空气焰: Io(1.011.88H0)t02492Ho =(1.011.880.0043)20+24920.0043=31.lkJ/kg干气 出口空气焰： I2(1.011.88H2)t22492H2 =(1.011.880.049)50+24920.049=177.2kJ/kg干气 因为干燥为等烙过程，故I1|2 预热器中的加热量： QpL(I1I0)39823600(177.231.1)162kW 7-31 试在 I-H图中定性绘出下列干燥过程中湿空气的状态变化过程。

12、(1)温度为 t0、湿度为 H)的湿空气，经预热器温度升高到 t1后送入理想干燥器，废气出口温 度为 t2； (2)温度为 t0、湿度为代的湿空气，经预热器温度升高到 t1后送入理想干燥器，废气出口温 度为 t2,此废气再经冷却冷凝器析出水分后，恢复到 t。、H)的状态； (3)部分废气循环流程：温度为 t0、湿度为 H的新鲜空气，与温度为 t2、湿度为 Hz的出口废 气混合(设循环废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比为m：n),送入预热器加热到一 定的温度 t1后再进入干燥器，离开干燥器时的废气状态为温度 t2、湿度 (4)中间加热流程：温度为 t0、湿度为年的湿空气，经预热器温度升

13、高到 t1后送入干燥器进 行等始干燥，温度降为 t2时，再用中间加热器加热至 t1,再进行等始干燥，废气最后出口温度仍为 t2o 图示如下： 附图(1) 因此空气为饱和湿空气，故由 pv=查其饱和温度为 tB=C。附图(4) 7-32 常压下，用空气干燥某湿物料的循环流程如附图所 示。温度为 30C、露点为 20c的湿空气，以 600n3/h的流量 从风机中送出，经冷却器后，析出 3kg/h 的水分，再经预热器 加热至 60c后送入干燥器。设在干燥器中为等始干燥过程， 试求： (1)循环干空气质量流量； (2)冷却器出口空气的温度及湿度; (3)预热器出口空气的相对湿度。 解：(1)查得 20

14、C 下水的饱和蒸汽压为，即为风机输送湿空气中的水汽分压，故湿度为 HA0.622pS0.62223350.0147kg 水汽/kg 干气 ppS101.32.335 湿比容 HA (0.773 1.244H) 273t 273 =(0.7731.2440.0147)27330=0.878m3/kg干气 273 绝干空气质量流量 LV/VH 600 0.878 683kg/h (2) W HAHB 其中水汽分压 HB HAW/L0.01463/6830.010kg/kg 干气 PHB Pv 0.622H 101.30.0101.60kPa 0.6220.010 附图(3) (3)湿空气加热时，其

15、水汽分压及湿度不变，故经预热器后湿空气的水汽分压仍为，查得 60c下 水的饱和蒸汽压为 kPa,故相对湿度 Pv1.60 一100%100%8.03% Ps19.92 7-33 常压下用热空气在一理想干燥器内将每小时 1000kg 湿物料自含水量 50%降低到 6%(均 为湿基)。已知新鲜空气的温度为 25C、湿度为 0.005kg 水汽/kg 干气，干燥器出口废气温度为 38C,湿度为水汽kg/kg干气。现采用以下两种方案： (1)在预热器内将空气一次预热至指定温度后送入干燥器与物料接触； (2)空气预热至 74c后送入干燥器与物料接触，当温度降至 38c时，再用中间加热器加热到 一定温度后

16、继续与物料接触。 试求：(1)在同一 I-H图中定性绘出两种方案中湿空气经历的过程与状态； (2)计算各状态点参数以及两种方案所需的新鲜空气量和加热量。 解：(1)一次预热时：如图，湿空气的状态变化为 ABC 水分汽化量 1WIWIW2c0.500.06, WGIG2=GILGI12GI1000468kg/h 1W21W210.06 绝干空气用量 L一W4681.614104kg/h HCHA0.0340.005 新鲜空气用量 LL(1HA)1.614104(10.005)1.62104kg/h 预热后：hB=H=/kg 干气 又 IBIC 故(1.011.88HB)tB2492HB(1.01

17、1.88HC)tC2492HC (1.011.880.005)tB24920.005(1.011.880.034)3824920.034 得tB111C 所需热量 QL(IBIA)L(1.011.88HA)0BtA) 4,、，、6. 1.61410(1.011.880.005)(11125)1.41510kJ/h393kW (2)中间加热时：空气状态变化过程 ABICIRQ 因为两种情况下空气的初终态相同，故汽化水分量及新鲜空气的用量均不变。 所需热量: QQiQ2L(IBIIA)L(IB2ICI) 因为1BiIC1,1B2IC1B 所以 QL(IBIA) 故加热量也未发生变化。 或进行下述计

18、算： A:tA25C,HA0.005kg 水汽/kg 干气 由IB1IC1 (1.011.880.005)7424920.005(1.011.88Hci)382492Hci 得 Hc10.0193kg 水汽/kg干气 也即 HB20.0193kg 水汽/kg 干气 又IB2IC (1.011.880.0193)tB224920.0193(1.011.880.034)3824920.034 得tB274C QQ1Q2L(IB1IA)L(IB2IC1) LcH1(tB1tA)LCH2(tB2tc1) 4一、一、，、，一、- 1.61310(1.011.880.005)(7425)(1.011.88

19、0.0193)(7438) 6. 1.39410kJ/h387kW 由以上计算可知，当空气的初、终态相同时，有无中间加热对新鲜空气的用量及加热量没有影响。为达到相同的终态，一次预热的温度过高，对热敏性物料有破坏，故对不耐高温的物料宜采用中间加热式干燥器。 7-34 在某物料的干燥过程中，由于工艺的需要，采用部分废气循环以控制物料的干燥速率。已 知常压下新鲜空气的温度为 25c、湿度为 0.005kg 水汽/kg 干气，干燥器出口废气温度为 58C, 相对湿度为 70%。控制废气与新鲜空气的混合比以使进预热器时的湿度为 0.06kg 水汽/kg干气。设 干燥过程为等始干燥过程，试计算循环比（循环

20、废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比） 及混合气体进、出预热器的温度。 解：查得 58C 时水饱和蒸汽压为，则废气湿度 11.85 37.9292.2203kJ/kg干气 2.852.85 混合温度(预热器前温度广 IM(1.011.88HM)tM2492HM 1M2492HM20324920.0647.6C(1.011.88HM)1.011.880.06 因为是等始干燥过程，故 I1I2,H1HM I1(1.011.88H1t12492Hl 离开预热器时的温度: I12492H1292.224920.06 t111-127C (1.011.88H1)1.011.880.06 7-35

21、 温度为 t、湿度为 H的空气以一定的流速在湿物料 表面掠过，测得其干燥速率曲线如附图所示，试定性绘出改动 下列条件后的干燥速率曲线。 (1)空气的温度与湿度不变，流速增加； (2)空气的湿度与流速不变，温度增加； H2 0.622P PS PS 0.718.25 0.622 101.30.718.25 0.0898kg水/kg干气 L0H0L2H2(L0L2)HM L2HMH00.060.005/c 1.85 L0H2HM0.08980.06 则循环比1850.65 L2L02.85 新鲜空气燃： I0(1.011.88H0t02492Ho (1.011.880.005)2524920.00

22、537.9kJ/kg干气废气监 I2(1.011.88H2t22492H2 (1.011.880.0898)5824920.0898292.2kJ/kg干气混合烙 L2 L0L2 tM I ()=100% H IM I0 习题7-35附图 X (3)空气的温度、湿度与流速不变，被干燥的物料换为另一种更吸水的物料。 7-36 有两种湿物料，第一种物料的含水量为 0.4kg 水/kg干料，某干燥条件下的临界含水量 为 0.02kg 水/kg 干料，平衡含水量为 0.005kg 水/kg 干料；第二种物料的含水量为 0.4kg 水/kg 干料，某干燥条件下的临界含水量为 0.24kg 水/kg 干料

23、，平衡含水量为 0.01kg 水/kg 干料。问提 高干燥器内空气的流速，对上述两种物料中哪一种更能缩短干燥时间？为什么？ 答：对第一种物料更为有效。因为该物料的临界含水量较小，干燥过程主要为恒速阶段，该阶 段去除的为表面非结合水分，提高空气的流速，可提高干燥速率，进而缩短干燥时间。而对于第二 种物料，临界含水量较大，干燥过程主要为降速阶段，该阶段干燥速率主要受物料内部水分扩散控 制，提高空气的流速对其基本没有影响。 7-37 一批湿物料置于盘架式干燥器中，在恒定干燥条件下干燥。盘中物料的厚度为 25.4mm, 空气从物料表面平行掠过，可认为盘子的侧面与底面是绝热的。已知单位干燥面积的绝干物料

24、量 G/A=23.5kg/m2,物料的临界含水量XC=0.18kg水/kg干料。 将物料含水量从Xi=0.45kg水/kg干料下BI到X2=0.24kg附图（ ） 附图（ ） 附图（3） 水/kg干料所需的干燥时间为。问在相同的干燥条件下，将厚度为 20mmJ 同种物料由含水量 Xi=0.5kg 水/kg 干料下降到 X=0.22kg 水/kg 干料所需的干燥时间为多少? 解：因 X2XC,故由 Xi=kg/kg 干料下降到左=kg/kg 干料仅为恒速干燥阶段，干燥时间为: 1Gc(X1X2) AUC 则恒速干燥阶段的干燥速率为 2352.、 (X1X2)上(0.450.24)4.11kg/(

25、mh)1.2 干料的过程仍处在恒速阶段，此时干燥时间 、，、18.5,、, X2)(0.50.22)1.26h 4.11 均匀地平摊在长 0.4m、宽 0.5m的平底浅盘内，并在恒定的空气条件下进 20%(湿基，下同)，干燥小时后含水量降为 7%已知在此条件下物料的 平衡含水量为 1%临界含水量为 5%并假定降速阶段的干燥速率与物料的自由含水量(干基)成直线关系， 试求: (1)将物料继续干燥至含水量为 3%所需要总干燥时间为多少？ (2)现将物料均匀地平摊在两个相同的浅盘内，并在同样的空气条件下进行干燥，只需小时 即可将物料的水分降至 3%问物料的临界含水量有何变化？恒速干燥阶段的时间为多长？ 解：(1)绝干物料量物料干燥小时时干基含水量 、，w20.07 X2 1w1007GC UCA1 干燥厚度为 20mm勺物料时, 因为