【例6-5】常压下以温度为20℃、相对湿度为50%的新鲜空气为介质,干燥

1、 第十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50C,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P二申Ps由附录查得50C时水的饱和蒸气压p二12.34kPa，故sp=0.4x12.34kPa=4.936kPa（2）湿度H=鸟622=瞋2Xi96kgkg绝干气=0.03230kgkg绝干气p一p100一4.936总（3）密度U=（0.772+1.244H）x亠x心X105h273P=（0.772+1.244x0.0323）x273+50 x1.0133x105m3湿空气；kg绝干气273100 x103

2、；=0.9737m3湿空气/kg绝干气密度p=1+H=1097323kgm3湿空气=1.06kgm3湿空气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40C,相对湿度为43%，试求废气的露点。解：由附录查得40C时水的饱和蒸气压p=7.3766kPa，故湿空气中水汽分压为sp=9p=1+H=0.43x7.3766kPa=3.172kPasUH查出p=3.172kPa时的饱和温度为25.02C,此温度即为废气露点。s3.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。习题3附表序湿度干球温度湿球温度相

3、对湿度焓水汽分压露点号kg/kg绝干气/CC%kJ/kg绝干气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t=25oC、H=0.005kg水/kg绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的00t二40oC、H2=0.034kg水/kg绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。22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

4、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1H+3H=4H(a)02m1I+3I=41(b)02m当10=25C、H0=0.005kg水/kg绝干气时，空气的焓为I=(1.01+1.88H)xt+2490H0000=K.01+1.88x0.005)x25+2490 x0.005kJkg绝干气=37.94kJkg绝干气当t=40C、H=0.034kg水/kg绝干气时，空气的焓为22I=(1.01+1.88x0.034)x40+2490 x0.034hjkg绝干气2=127.62kJkg绝干气将以上值代入式(a)及式(b)中，即0.005+3x0.034=4Hm

5、37.94+3x127.62=41m分别解得：H=0.02675kg/kg绝干气mI=105.2kJ/kg绝干气m由I=(1.01+1.88H)xt+2490Hmmmm105.2=(1.01+1.88x0.02675)xt+2490 x0.02675mt=36.4Cm混合气体中的水汽分压H=0.622卩=0.02675mpp总解出p=4178Pat=36.4C时水的饱和蒸气压为p=6075Pams所以混合气体的相对湿度为6075xloo%=68,8%将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10%4178=ps故p=41780Pas查水蒸气表知此压力下的饱和温度为76.83C。故应将此混合气加热至

6、76.83C。5.干球温度为20C、湿度为0.009kg水/kg绝干气的湿空气通过预热器加热到80C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t0=20C、H0=0.009kg/kg绝干气时，由图11-3查出I。=43kJ/kg绝干气。当t=80C、H=H=0.009kg/kg绝干气时，由图11-3查出i=104kJ/kg绝干气。1101故1kg绝干空气在预热器中焓的变化为AI=I-1=(104-43)kJ；k

7、g绝干气二61kJkg绝干气10原湿空气的比体积U=(0.772+1.244H)x273+10 x1.013乂10H273P=G.772+1.244x0.009)x273+20m3湿空气/kg绝干气=0.84ms湿空气/kg绝干气故1m3原湿空气焓的变化为A6k!m3湿空气=72.6kJm3湿空气u0.84H1m3原湿空气在干燥器中获得的水分由t=80C、H=H=0.009kg/kg绝干气在H-I图上确定空气状态点，由该点沿等I110线向右下方移动与9=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H2=0.027kg/kg绝干气。故1m3原空气获得的水分量为2

8、_H=0.027_0.009kJm3原湿空气=0.0214kJ.m3原湿空气u0.84H6.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X1=氏=耗kgfkg绝干料=0.25kg；kg绝干料1X=l=-kg；kg绝干料=0.05263kg；kg绝干料21-w10052G=GGw)=1000(L0.2)kg绝干料.h=800kgh11蒸发水量W=G(XX)=800(0.2

9、50.05263)kg水:h=157.9kg水：h12绝干空气用量L(HH)=W20157.90.0340.005kg绝干气;h=5444.8kg绝干气；h20新鲜空气用量L（L+H）=5444.8x1.005kg新鲜气h=5472kg新鲜气；h02）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。12G.01+1.88H丄+2490H=127.6m1m将H=0.02675kg/kg绝干气代入，解出mq=57.54C所以，进入干燥器的湿空气的温度为57.54C，焓为127.6kJ/kg绝干气。（3）预热器的加热量Q=L（II）pm1mL=4L=4x5444.8k

10、g绝干气fh=21779kg绝干气hmQ=LGI）=21779（127.62105.2）kJh=488285kJh=135.63kWPm1m7.在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为000kg/h，温度为20C,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60C,湿物料的平均比热容为3.28kJ/（kg绝干料C）。空气的初始温度为20C,相对湿度为50%，将空气预热至100C进干燥器，出干燥器的温度为50C,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

11、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L=H-H21绝干物料G=G（1-w）=1000（1-0.04）kg绝干料讣=960kg绝干料/h114.X=kgkg绝干料=0.04167kgkg绝干料i96所以X=99.55kgkg绝干料=0.00503kg：kg绝干料W=G(X-X)=960(0.04167-0.00503)kg/h=35.17kg/h1220C时空气的饱和蒸气压为p=2.3346kPasH0=髓昨=賈社鳥鷲煽kg绝干气=000725叭绝干气0WHH2135.170.06-0.00725kg绝干气；h=666.7kg绝干气fhL=

12、L(1+H)=666.7(1+0.00725)kg新鲜空气h=671.6kg新鲜空气.h00(2)预热器的加热量Qp，用式11-31计算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=GG-厂)=Gc(0-0)21m21=960 x3.28(60-20)kJh=125952kJh=34.99kW总耗热量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加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数：已952x100%=51.9%242492干燥器的热效率耳，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。242492耳=沁490+1歸2)x100%=351九490+188%5)x100%=37.5%8.用通风机将干球温度t0=26oC、焓10=66kJ他绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到ti=120oC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cp2=50%。湿物料由含水量wi=0.

14、015被干燥至含水量w2=0.002，每小时有9200kg湿物料加入干燥JL乙器内。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）干燥器的热效率解：（1）新鲜空气耗量XWi=15kg-kg绝干料=0.01523kgkg绝干料i1-w100-1.51X=W202kg；kg绝干料-0.002kgkg绝干料21-w100-0.22绝干物料流量GG(L-w)-9200(L-0.015)kg绝干料：h9062kg绝干料；h11WG(XX)9062(0.015230.002hg水h119.9kg水h12根据t026C、/0-66kJ/kg绝干气，求出H00.0157kg/kg绝干气根

15、据t120C、HH0.0157，求出I-163.8kJ/kg绝干气1101理想干燥器，所以II163.8kJ/kg绝干气210.622pp0.311p2s2p-pp101330-0.5p总2ssI(L.01+1.88H+2490H163.8kJkg绝干气2222设温度t2,查水蒸气表得相应的饱和蒸汽压Ps，由（a）式求湿度H2，再代入（b）式反求温度t，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。2解得：p13180Pa，对应的饱和温度为：匚51.34Cs2P26590Pa，0.04326kg/kg绝干气绝干空气消耗量119.90.043260.0157kgh=4351kg.

16、h新鲜空气消耗量L=+H)=4351(L+0.0157)kg新鲜空气.h=4419kg新鲜空气h002)预热器的加热量Q=lGI)=4351(L63.866)kJh=425528kJh=118.2kWP10干燥器的热效率W(2490+l&t丿Q119.9(2490+1.88x51.34)耳=72.9%425528本题亦可利用H-1图求求2。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t=25oC、相对湿度09=55%的新鲜空气经过预热器加热升温至t=95oC后送入干燥器中，离开干燥器时的温01度t=45oC。预热器中采用180kPa的饱和蒸汽加热空气，预热器的总传热系数为852W/

17、(m2K)，热损失可忽略。湿物料初始温度01=24、湿基含水量w1=0.037；干燥完毕后温度升到0=60C、湿基含水量降为w=0.002。干燥产品流量G=1000kg/h,绝干物222料比热容c=1.5kJ/(kg绝干料C),不向干燥器补充热量。转筒干燥器的直径D=1.3m、s长度Z=7m。干燥器外壁向空气的对流-辐射联合传热系数为35kJ/(m2hC)。试求(1)绝干空气流量；(2)预热器中加热蒸汽消耗量；(3)预热器的传热面积。解：(1)绝干空气流量X=0.037kgfkg绝干料=0.0384kgkg绝干料11w10.0371X=W2=0.002kgkg绝干料u0.002kgfkg绝干料

18、21w10.0022绝干物料流量G=GGw)=1000(10002hg绝干料；h=998kg绝干料讣22水分蒸发量W=G(XX)=998(0.03840.002)kgh=36.33kgh12查出25C时水的饱和蒸气压为3168.4Pa,故新鲜空气的湿度为0.622申pH=0_s00101.33一申p0s00.622x0.55x3168.4101330-0.55x3168.4kgkg绝干气=0.0109kgkg绝干气对干燥器做水分的衡算，取为1h基准，得a)L(H0.0109)=36.332对干燥器做热量衡算得LI+GI=LI+GI+Q1122L其中I=(101+1.88H)t+2490H111

19、1=(1.01+1.88x0.0109)x95+2490 x0.0109hjkg绝干气=125.0kJkg绝干气I=(1.01+1.88H)x45+2490H=45.45+2574.6H2222题给cs二1.5kJ/(kg绝干料C)I=ce+cXe=1.5x24+4.187x0.0384x241kJkg绝干料=39.86kJkg绝干料1s1w1112=(1.5x60+4.187x0.002x60)kJkg绝干料=90.5kJkg绝干料题给a=35kJ/(m2hC)a所以Q=aSAt=a(nDL)(trt)Laa20=35(nx1.3x7丫9+4525kJ/h=42503.8kJ/h丿将以上诸值

20、代入热量衡算式，得125.04L+998x39.86=(45.45+2574.6H2)L+998x90.5+42503.8整理得79.59L=2574.6HL+93042.5(b)联立式(a)和式(b),解得H=0.02093kg/kg绝干气2L=3621kg绝干气/h(2)预热器中加热蒸气消耗量加热蒸气压强为180kPa,查出相应的汽化热为2214.3kJ/kg,T=116.6C。预热器中消耗热量的速率为Q=L(II)P10其中I=G.01+1.88x0.0109)x25+2490 x0.0109hjkg绝干气=52.9kJkg绝干气所以0Q=3621(125.0452.9)kJh=2612

21、19kJ.h=72.56kWP加热蒸气消耗量=261219=118kgh2214.33)预热器的传热面积Atm血25)(116.6一95)oc=48.45Ci(116.625)ln(116.695丿SQs=kAtmm2=17.62m285x48.4510.采用常压并流干燥器干燥某种湿物料。将20C干基含水量为0.15的某种湿物料干燥至干基含水量为0.002,物料出干燥器的温度是40C，湿物料处理量为250kg/h，绝干物料的比热容为1.2kJ/(kg绝干料C)。空气的初始温度为15C,湿度为0.007kg水/kg绝干气，将空气预热至100C进干燥器，在干燥器内，空气以一定的速度吹送物料的同时对

22、物料进行干燥。空气出干燥器的温度为50C。干燥器的热损失3.2kW。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)干燥器的热效率若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10C,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，J丰12，H2需联解物料衡算和热量衡算方程求出。G=G1G+X1)=1CM=泪傀乃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)由热量衡算式Q=L(II)+G(II)+Q=0D2121L其中I=K.0

23、1+1.88x0.007)x100+2490 x0.007IkJkg绝干气=119.75kJkg绝干气1I=(1.01+1.88H)x50+2490H=50.5+2584H2222I=C+4.187Xb=1.2+4.187x0.15x20kJkg绝干料=36.56kJ-kg绝干料1s11I=(c+4.187Xb=11.2+4.187x0.002x40kJkg绝干料=48.33kJkg绝干料2s22代入上式，得L(2584H2-69.25)+14078.8=0(b)联解(a)式和(b)式，得H2=0.02393kg/kg绝干气，L=1900kg绝干气.h新鲜空气消耗量为L=L(1+H)=1900

24、(L+0.007)kg新鲜气h=1913.3kg新鲜气fh00(2)单位时间内预热器消耗的热量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)干燥器的热效率n165240n=W(2490+L88t2)x100%=3217(249+】88x50)=50.3%(4)若空气在出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，t,H下，空气的露点为26C,而物料降温10C后为3

25、0C,所以物料22应该不会返潮。11.对10kg某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在1.0mx1.0m的浅盘中，温度t=75C，湿度H=0.018kg/kg绝干气的常压空气以2m/s的速度垂直穿过物料层。现将物料的含水量从X=0.25kg/kg绝干物料干燥至X=0.15kg/kg绝干物料，试求(1)所12需干燥时间；(2)若空气的t、H不变而流速加倍，干燥时间如何改变？(3)若物料量加倍,而浅盘面积不变，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)恒速段干燥速率a-t)crtw由空气t=75C，H=0.018kg/kg绝干气，查h-I图得t=34OC，

26、相应水的汽化热,wr=2416kJkg，空气对物料的对流传热系数：twa=1.17(L)0.37湿空气的质量速度L=3600upH湿空气密度：湿空气比体积：=(0.772+1.244H)t+273101.33x273P=(0.772+1.244x0.018)75；：73m3湿空气;kg绝干气=1.013ms湿空气;kg绝干气PH1；0詈湿空气m3湿空气=1.005kg湿空气.m3湿空气a=1.17(72361WC2-C)=31.35W(n2-C)U=C3135(75-34)kgCn2-s)=5.34x10-4kgCn2-s)2416x103=10 x1+0.25kg绝干料=8kg绝干料GGT=

27、(XX)=SU120.532X10-3c(0.25-0.15)=1.504xl03s=0.418h=-kg绝干料;m2=8kg绝干料*m2S1x1恒速干燥段时间2)空气气速加倍后U=2Ucca=20.37aU=20.37U=20.37x0.532x10-3=0.688x10-3kg/(m2s)ccG=8kg绝干料/m2,不变恒速干燥时间：1=-(XX)=t=0418h=0.323h=1164sSU12U20.37CC(3)物料加倍后，G加倍ST=2T=3008s=0.836h12.在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验。已知物料的干燥面积为0.2m2,绝干物料质量为15kg，干燥时间无限长时物料可被干燥至15.3kg。假设在实验范围内，物料的干燥速率与含水量X呈线性关系。实