化工热力学第二版夏清干燥答案

1、29(25)16第5章干燥的习题解答已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60C，相对湿度为40%,试求:湿空气中水汽的分压;湿度;湿空气的密度。解：(1)湿空气的水汽分压，p二申PVS由附录查得60C时水的饱和蒸汽压p二19.92KPaS(2)湿度密度=2.27m3湿空气/kg绝干气密度p=+H区0.493kg/m3湿空气hv2.27H在总压下，已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。习题2附表序干球温度湿球温度湿度相对湿度始水汽分压露点号CCKg/Kkg绝干气%KJ/kg绝干气KPaC(60)(35)2(40)(25)3(2

2、0)(75)4(30)(4)解：序干球温湿球温湿度相对湿号度/C度/C/kg/度/%焓水汽露点/KJ/分压/Ckg绝干气kg绝干气(60)(35)(40)28214313092(20)17(75)48(30)299496(4)28上表中括号内的数据为已知，其余值由图H-1查得。分题4的求解示意图如附图所示，其中A为状态点。干球温度为20C、湿度为0.009kg水/kg绝干气的温空气通过预热器加热到50C后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求:(1)1m3原温空气在预热过程中始的变化；1m3原温空气在干燥器中获得的水分量。解：(1)1m

3、3原湿空气在预热器中焓的变化当t二20C,H=0.009kg/kg绝干气时，由H-1图查出I二43KJ/kg绝干气。000当t二50C,H二H=0.009kg/kg绝干气时，由H-1图查出0101kg绝干空气在预热器中焓的变化为：原湿空气的比容为=0.84m3湿空气/kg绝干气1m3原湿空气的焓变为一二二36.9KJ/m3湿空气v0.84H(2)1m3原湿空气在干燥器中获得的水分当t二50C,H二H二0.009kg/kg绝干气时，在H-1图上确定空气的状态点，由该点沿010等焓线向右下方移动与申=80%的线相交，交点即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H二0.018k

4、g/kg绝干气2故1m3原湿空气在干燥器中获得的水分H-H21vH0.018-0.00901二0.0107kg/m3原湿空气4.将t=25C、q=40%的常压新鲜空气，与由干燥器排出的t=50C、申=80%的常压废0022气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。试求:混合气体的温度和焓;现需将此混合温空气的相对湿度降至10%后用于干燥湿物料，应将空气的温度升至多少度。解：(1)对混合气列湿度和焓的衡算，得TOC o 1-5 h zH+3H=4H(1)02mI+3I二41(2)02m由附录查得t二25C时，水的饱和蒸汽压p二3168.4Pa0o,St=50C时，水的饱和蒸汽压p二12340Pa02

5、,S当t二25C,Q二50%时，空气的湿度和焓分别为00当t二50C,Q二80%时，空气的湿度和焓分别为22将以上数据代入式子(1)、(2)，即分别解得H二0.0529kg/kg绝干气m由I二(1.01+1.88H)xt+2490H并代如H及I的值解得t二44.15CTOC o 1-5 h zmmmmmmm(2)加热到相对湿度为10时，空气湿度不变水汽分压不变，则0.0529二0.622p，解得p二7.94KPa101.3-P117.97由q二二0.01,解得P二79.7KPa1PSS查水的饱和蒸汽压表，得对应的温度为t二93.1。C0采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料,已知数据标于本题附图

6、中。假设系统热损失可忽略,干燥操作为等始干燥过程。试求:(1)新鲜空气的耗量;(2)进入干燥器的湿空气的温度及焓；(3)预热器的加热量循孙比a：i詰一23宅%=50XIf/，=OJ0672水4百也TP股皿01殆水懣吒VWr*解：(1)新鲜空气消耗量1干嫌产品以wi-0.05习聽5附图W|=0.2蒸发水量W二G(X-X)二800 x(0.25-0.05263)二157.9kg水/h12绝干空气用量L(H-H)二W20新鲜空气用量L(1+H)二2760.5x1.01二2788kg新鲜空气/h0由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等即：(1.01+1.88H)xt+2490H二224.1

7、m1m将H二0.0529kg/kg绝干气代入上式，解出t=83.26Cm1(H的值在第4题中已解出)m所以，进入干燥器的湿蒸汽的温度为83.26C，焓为224.1KJ/Kg绝干气预热器的加热量其中L=4L=4x2760.6=11042kg绝干气/hm所以Q=11042x(224.1180.7)=4.79x105KJ/h=133.1KWP干球温度t=26C、湿球温度t=23C的新鲜空气,预热到t=95C后送至连续逆流干燥0w0l器内，离开干燥器时温度t=85C。湿物料初始状态为:温度9=25C、含水量w=15%;终了211时状态为:温度9=25C、含水量w=%。每小时有9200kg温物料加入干燥

8、器内。绝干物22料的比热容c=(kg绝干料C)。干燥器内无输送装置，热损失为580KJ/kg汽化的水分。s试求：单位时间内获得的产品质量；写出干燥过程的操作线方程，在H-I图上画出操作线；单位时间内消耗的新鲜空气质量；(4)干燥器的热效率。(1)单位时间内获得的产品质量绝干物料流量干燥产品流量(2)干燥过程的操作线由t二50C,t二23C查出I二66KJ/kg绝干气，求出H二0.0157kg/kg绝干气2wo00由t二95C,H二H二0.0157kg/kg绝干气，求出I二138.6KJ/kg绝干气1101热损失速度Q二580 x119.9二69542KJ/hL由焓的定义可计算出干燥器的焓分别为

9、同理I二C0+XC6二1.84x34.5+0.02x4.187x34.5二63.8KJ/kg绝干物料2S22W2对干燥器作水分衡算，得TOC o 1-5 h z或L(H-0.0157)二119.9(1)2再对干燥器做物料衡算，得或L(138.2-1)二9602x(63.8-47.6)+69542(2)2联立(1)、(2)解得H+5.55x10-41二0.0928(3)22上式为本题干燥操作的操作线方程。经过本题附图2的点B，故任意设一H值，如H二0.02，由式(3)求得I=131.5kJ/kg绝干气。据此在附图2上标出点D，过点D及点B的直线即为干燥过程的操作线。该线与t二65C2的线交于点C

10、，点C为空气离开干燥器的状态点，由点C读出H二0.023kg/kg绝干气，2I二126kJ/kg绝干气2单位时间内消耗新鲜空气的质量由式(1)得L=119.9H-0.01572119.90.023-0.0157二17128kg绝干气/h新鲜空气消耗量L二L(1+H)二17100 x(1+0.0157)二17403kg新鲜空气/h003)干燥器的热效率其中Q=Q=L(I-1)=17128x(138.6-66)=1.243x106kJ/hP10在一常压逆流转筒干燥器中，干燥某种晶状物料。温度t=25C、相对湿度q=55%的新00鲜空气经过预热器使温度升至t=85C后送入干燥器中，离开干燥器时温度t

11、=30C。湿物12料初始温度0=24C、湿基含水量w二,干燥完毕后温度升到0=60C、湿基含水量降为112w二。干燥产品流量G=1000kg/h。绝干物料比热容c=(kg绝干料C)。转筒干燥器的22s直径D=13m,长度Z=7m。干燥器外壁向空气的对流一辐射传热系数为35KJ/(m2hC)。试求绝干空气流量和预热器中加热蒸汽消耗量。加热蒸汽的绝对压强为180KPa。解：(1)绝干空气流量绝干空气流量G=G(1-w)=1000 x(1-0.002)=998kg绝干物料/h22水分蒸发量W=G(XX)=998x(0.03840.002)=36.33kg水/h12由附录查出25C时水的饱和蒸汽压为P

12、a，故湿度为对干燥器作水分的物料衡算，取1h为基准，得L(H0.0109)=36.33(1)2对干燥器做物料衡算，得其中I=(1.01+1.88H)xt+2490H1111题给C=1.507KJ/(kg绝干物料C)S题给a=35KJ/(m2hC)a所以qSAt(兀DL)(2-1)Laa20将以上各值代入热量衡算式，得114.7L+998x40=(30.3+2546H)L+998x90.9+32520(2)2联立式(1)、(2)，解得(2)预热器中加热蒸气消耗量加热蒸气压强为180KPa，由附录查出相应的汽化热为KJ/kg，T=116.6C,预热器中消耗热量的速度为其中I=(1.01+1.88X

13、0.0109)X25+2490 x0.0109二52.9KJ/Kg绝干气/h0所以Q=3102x(114.7-52.9)二191700KJ/H二53.25KWP加热蒸气消耗量=86.6kg/H2214.3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。测得的实验数据列于本例附表中。试标绘干燥速率曲线，并求临界含水量X及平衡c含水量X*。习题8附表时间e/H0物料质量/kg解：以表中第1、2组数据为例计算如下：44.1-15开始时物料的干基湿含量X=一一5=1.94kg/kg绝干物料，终了时37-15X-1.47kg/kg绝干物料蒸发的水份量AW=3744

14、.1=-7.1kg/H干燥时间的增量Ae=0.2-0=0.2h干燥速度AW-71u.=-177.5kg/(m2H)SAt0.2x0.2与干燥速率对应的物料的平均湿含量为由上法计算的数据列于下表时间t/H物料质量/kg0-175-150-12500以X为横坐标，u为纵坐标绘图，从图中读出临界含水量X=1.24kg/kg绝干物料C平衡含水量X*=0.13kg/kg绝干物料9某湿物料经过进行恒定干燥操作。物料含水量由X=0.35kg/kg绝干料降至X=0.1kg/kg12绝干料。若在相同条件下,要求将物料含水量由X=0.35kg/kg绝干料降至Xz=g/kg绝干12料。试求新情况下的干燥时间。物料的

15、临界含水量Xc=g/kg绝干料、平衡含水量X*=004kg/kg绝干料。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量(X-X*)成正比.解：恒速干燥的干燥时间为工=竺(X-X)iSuicC降速干燥阶段，干燥速率与物料的自由含水量(X-X*)成正比。因此，降速干燥的干燥时间为总干燥时间为GX-X*X-X*GX-X*t二clnc二lnc2SuX-X*SkX-X*c2X2X-X*卜lnc)X-X*2GX-XT+T=(+c12SkX-X*XC将第一次干燥实验的数据代入，得于是工=2.27SkX第二次干燥时间由于第二次干燥实验的条件与第一次相同，即所有定性的参数均不变，所以10对lOkg某温物料在恒定干燥

16、条件下进行间歇干燥，物料平铺在08mXlm的浅盘中,常压空气以2m/s的速度垂直穿过物料层。空气t=75C,H=0018kg/kg绝干气，物料的初始含水量为X=025Kukg绝干料。此干燥条件下物料的X=0.1kg/kg绝干料,r=0。假设阵1c速段干燥速率与物料含水量呈线性关系。试求:(1)将物料干燥至含水量为0.02kg/kg绝干料所需的总干燥时问:(2)空气的t、H不变,而流速加倍,此时将物料由含水量0.25kg/kg绝干料干燥至002kg/kg绝干料需，求此干燥条件下的X。e解：(1)恒速段干燥速率由空气t二75C,H二0.018kg/kg绝干气，查H-1图得t=34C相应水的汽化热w

17、r二2416KJ/kg，空气对物料的对流传热系数tw湿空气的质量速度L二3600rpH湿空气密度p二匕冬HvH273+11013湿空气的比容v=(0.772+1.244H)x2x一!-H273P降速干燥阶段时间降速段u-X为线性关系，故降速段干燥时间因为X*=0，所以总干燥时间为t二t+t二0.0785+0.840二1.625h12(2)空气流速加倍后u二2u恒速干燥时间为t二-G-(X-X)TOC o 1-5 h zSu1cCGV降速干燥时间为XInYSuCXC2GX总干燥时间为t=t+t二(一)(XX+XIn-C)12Su1ccXC2即1.4x3600=(10)(0.25X+Xln竺)0.

18、688xl0-3cc0.2解得X二0.121kg/kg绝干物料c11在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种温物料。每批操作处理湿基含水量为159毛的湿物料500kg物料提供的总干燥面积为40m?。经历4h后干燥产品中的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别为0.11kg水/kg绝干料及0.002kg水/kg绝干料。临界点的干燥速率为1kg水/(m-h),降速阶段干燥速率线为直线。每批操作装卸物料时间为10min,求此干燥器的生产能力，以每昼夜(24h)获得的干燥产品质量计。解：一批物料中的绝干空气流量恒速干燥阶段时间为T二-G-(X-X)1Su1CC降

19、速阶段干燥速率线为直线，所以降速段干燥时间为总干燥时间为GT=T+T=i2SkX(X-X)+(X-X*)ln1CCX-X*cX-X*2代入已知数据得4=10.625x(0.176-0.11)+(0.11-0.002)ln0.11-0.002X-0.0022解得X二0.00809kg水/kg绝干物料2干燥一批物料的干燥产品量G=G(1+X)二425x1.00809二428.4kg22干燥一批物料所用时间因此，生产能力为4+=4.1667h60428.4x24=2468kg干燥产品/昼夜4.166712.在常压并流操作的干燥器中，用热空气将每种物料由初含水量X=1kg/kg绝干料干燥1到最终含水量X=kg绝干料。空气进干燥器的温度为135C、湿度为0.01kg/kg绝干气;2离开干燥器的温度为60C。空气在干燥器内