柴誠敬習(xí)題答案(11)第十一章-固體物料的干燥

1、章固體物料的干燥習(xí)題解答1.已知濕空氣的總壓力為 100 kPa,溫度為50 C,相對濕度為 40%，試求（1）濕空氣中的水汽分壓；（2）濕度；（3）濕空氣的密度。解：（1）濕空氣的水汽分壓PPs由附錄查得50 C時水的飽和蒸氣壓 Ps 12.34kPa，故0.4 12.34kPa 4.936kPa（2）濕度0.622P 016&4謬處g絕干氣0.03230曲g絕干氣（3）密度0.772 1.244H273P0.772 1.244 °0323 害5葺普m3濕空氣/kg絕干氣0.9737m3濕空氣/kg絕干氣密度H 4喘驢kg/m3濕空氣"喚血濕空氣2.常壓連續(xù)干燥器

2、內(nèi)用熱空氣干燥某濕物料，出干燥器的廢氣的溫度為40 C,相對濕度為43%，試求廢氣的露點。解：由附錄查得 40 C時水的飽和蒸氣壓 ps 7.3766kPa，故濕空氣中水汽分壓為1 HPs 0.43 7.3766kPa 3.172kPaH查出Ps3.172kPa時的飽和溫度為 25.02 C,此溫度即為廢氣露點。3.在總壓101.3 kPa下，已知濕空氣的某些參數(shù)。利用濕空氣的H -圖查出附表中空格項的數(shù)值，并繪出分題 4的求解過程示意圖。Im 105.2kJ/kg 絕干氣習(xí)題3 附表序濕度干球溫度濕球溫度相對濕度焓水汽分壓露點號kg/kg絕干氣/ CC%kJ/kg絕干氣kPaC1(0.02)

3、86(35)51403232(0.03)793711(160)4.2303(0.04)8642(10)1936354(0.05)(60)42371927.538.5解：附表中括號內(nèi)的數(shù)為已知，其余值由H-I圖查得。分題4的求解過程示意圖略。4.將t。 25oC、H0 0.005kg水/kg絕干氣的常壓新鮮空氣，與干燥器排出的1: 3。t2 40oC、H2 0.034kg水/kg絕干氣的常壓廢氣混合，兩者中絕干氣的質(zhì)量比為試求（1）混合氣體的溫度、濕度、焓和相對濕度;（2）若后面的干燥器需要相對濕度10%的空氣做干燥介質(zhì)，應(yīng)將此混合氣加熱至多少攝氏度?(a)解：（1）對混合氣列濕度和焓的衡算，得

4、1Ho 3H2 4Hm1I0 3I2 4Im當(dāng)to25 C H0 0.005kg水/ kg絕干氣時，空氣的焓為I01.01 1.88H0 t0 2490H01.01 1.88 0.00525 2490 0.005 kJ kg絕干氣37.94kJkg絕干氣當(dāng) t240 C、H20.034kg水/kg絕干氣時，空氣的焓為I21.01 1.88 0.03440 2490 0.034 kJ kg絕干氣127.62 kJkg 絕干氣將以上值代入式（a）及式（b）中，即0.0053 0.034 4Hm37.943 127.62 4Im分別解得：H0.02675kg/kg 絕干氣Im 1.01 1.88Hm

5、 tm 2490H m105.21.01 1.88 0.02675 tm 2490 0.02675tm 36.4 C混合氣體中的水汽分壓H m 0.622P 0.02675P總 P解出 p 4178Patm 36.4 C時水的飽和蒸汽壓為Ps 6075Pa所以混合氣體的相對濕度為4178 100% 68.8%6075（2 ）將此混合氣加熱至多少度可使相對濕度降為10%1 如 0.1PsPs 41780Pa查水蒸氣表知此壓力下的飽和溫度為76.83 C。故應(yīng)將此混合氣加熱至76.83 C。5.干球溫度為20 C、濕度為0.009 kg水/ kg絕干氣的濕空氣通過預(yù)熱器加熱到80 C80%,若空氣

6、在干燥器中經(jīng)歷后，再送至常壓干燥器中，離開干燥器時空氣的相對濕度為等焓干燥過程，試求：（1） 1 m3原濕空氣在預(yù)熱過程中焓的變化；（2） 1 m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分量。解：（1）1 m3原濕空氣在預(yù)熱器中焓的變化。當(dāng)to20 C、 H0 0.009 kg/kg絕干氣時，由圖 11-3查出10 43 kJ/kg絕干氣。當(dāng)t180 C H1 H00.009 kg/kg絕干氣時，由圖11-3查出I, 104 kJ/kg絕干氣。故1 kg絕干空氣在預(yù)熱器中焓的變化為:I I1 I0104 43 kJ kg 絕干氣 61kJkg 絕干氣原濕空氣的比體積:H 0.772 1.244H需3 27

7、3200.772 1.244 0.009m3 濕空氣/kg 絕干氣0.84m3濕空氣/ kg絕干氣故1 m3原濕空氣焓的變化為;H需kJm3濕空氣72.6kJm3濕空氣（2） 1 m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分。由 t180 C、H1 Ho 0.009kg/kg絕干氣在H-l圖上確定空氣狀態(tài)點，由該點沿等I線向右下方移動與80%線相交，交點為離開干燥器時空氣的狀態(tài)點，由該點讀出空氣離開干燥器時的濕度H20.027 kg/kg絕干氣。故1 m3原空氣獲得的水分量為:H2 H10.02O8：009 kJm3原濕空氣0.0214kJm3原濕空氣6.用4題（1）的混合濕空氣加熱升溫后用于干燥某濕物料

8、，將濕物料自濕基含水量0.2降至0.05，濕物料流量為1 000 kg/h，假設(shè)系統(tǒng)熱損失可忽略，干燥操作為等焓干燥過程。試求（1）新鮮空氣耗量；（2）進入干燥器的濕空氣的溫度和焓；（3）預(yù)熱器的加熱量。解：（1）新鮮空氣耗量X1W11W120kg/kg絕干料0.25 kg/kg絕干料100 20X2W2W200 5 kg/kg 絕干料0.05263 kg/kg 絕干料蒸發(fā)水量G1 1 W11000 1 0.2 kg絕干料 /h 800kg/hGX1X2800 0.25 0.05263 kg水/h 157.9kg水 / h絕干空氣用量L（H2 H。）034逬亦kg絕干氣/h 5444.8kg絕

9、干氣/h新鮮空氣用量L 1 H05444.8 1.005kg新鮮氣 /h 5472kg新鮮氣 /h(2)進入干燥器的濕空氣的溫度和焓由于干燥過程為等焓過程，故進出干燥器的空氣的焓相等。I1 I21.01 1.88Hm t12490Hm 127.6將Hm 0.02675 kg/kg絕干氣代入，解出:t,57.54 C所以，進入干燥器的濕空氣的溫度為57.54 C 焓為127.6 kJ/kg絕干氣。(3) 預(yù)熱器的加熱量QpLm(l1Im)Lm4L4 5444.8kg絕干氣 /h 21779kg絕干氣 /hQpLmI1 Im 21779 127.62 105.2 kJh 488289kJh 135

10、.64kW20 C時空氣的飽和蒸汽壓為ps 2.3346k Pa7. 在常壓下用熱空氣干燥某濕物料，濕物料的處理量為I 000kg/h，溫度為20 C,含水量為4% (濕基，下同)，要求干燥后產(chǎn)品的含水量不超過0.5 %，物料離開干燥器時溫度升至60 C,濕物料的平均比熱容為3.28 kJ/(kg絕干料.C )?？諝獾某跏紲囟葹?0 C,相對濕度為50%，將空氣預(yù)熱至100 C進干燥器，出干燥器的溫度為50 C,濕度為0.06 kg/kg絕干氣，干燥器的熱損失可按預(yù)熱器供熱量的10%計。試求(1)計算新鮮空氣的消耗量；(2)(4 )干燥系統(tǒng)預(yù)熱器的加熱量Qp； (3)計算加熱物料消耗的熱量占消

11、耗總熱量的百分數(shù); 的熱效率。解:(1)新鮮空氣消耗量，即WH2 H1絕干物料G1 1 W1100010.04 kg絕干料/ h 960 kg絕干料/ hX1X24一kg/kg絕干料960 5竺kg/kg絕干料99.50.04167 kg/kg 絕干料0.00503kg/kg 絕干料所以G(X1 X2)960(0.041670.00503)kg/h35.17kg/hHe0.622 0 10.622 0.5 2.3346 kg/kg 絕干氣0.00723kg/kg 絕干氣0Ps101.33 0.5 2.3346 ''101.33WH2 H135 170.06 0.00723kg

12、絕干氣/ h 666.5kg 絕干氣八L0L 1 Ho666.510.00723 kg新鮮空氣 /h 671.3kg新鮮空氣 /h(2)預(yù)熱器的加熱量Q P,用式11-31計算QP,即QpL(1.011.88H0)(t1 t。)666.5 1.01 1.88 0.00723 100 20 kJ/h 54578kJ/h 15.16kW(3)加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數(shù)加熱物料耗熱G(l 2 11) Gcm 21960 3.28 60 20 kJ/h 125952kJ/h 34.99kW總耗熱量1.01L(t2 to) W(2490 1.88t2)GCm2( 21) Ql1.01 666

13、.5 50 2035.17 2490 1.88 501.259520.1 54578 kJ/h242484 kJ h 67.36kW加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分數(shù):咤 100%51.9%242484(4) 干燥器的熱效率，若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則用式11-37計算干燥系統(tǒng)的熱效率。W(2490琳)100%35.17(249088 50)100%37.5%2424848. 用通風(fēng)機將干球溫度t026oC、焓1° 66kJ/kg絕干氣的新鮮空氣送入預(yù)熱器， 預(yù)熱250%。到t1120oC后進入連續(xù)逆流操作的理想干燥器內(nèi)，空氣離開干燥器時相對濕度濕物料由含水量 W 0.

14、015被干燥至含水量 W2 0.002，每小時有9 200 kg濕物料加入干燥器內(nèi)。試求(1)完成干燥任務(wù)所需的新鮮空氣量；(2)預(yù)熱器的加熱量；(3)干燥器的熱效率解：（1）新鮮空氣耗量X1Wi1.5X21 w1100 1 5 kgkg絕干料0.01523kg/kg絕干料w21w20.2kg / kg絕干料0.002 kg/kg絕干料100 0.2GG1 1'WG X1根據(jù)t026 C根據(jù)t1120 C、絕干物料流量理想干燥器，所以1I 0H1X292001 0.015 kg絕干料 /h 9062kg絕干料/h9062 0.01523 0.002 kg水/h 119.9kg水/h66

15、kJ/kg絕干氣，求出H。0.0157kg/kg絕干氣H 00.0157，求出 11163.8kJ/kg 絕干氣I2 I1163.8kJ/kg 絕干氣u0.622H 22Ps0.311 Ps7p7101330 0.5 Ps(a)I21.01 1.88H2 t22490H2163.8 kJ kg 絕干氣設(shè)溫度t2，查水蒸氣表得相應(yīng)的飽和蒸汽壓ps,由（a）式求濕度H2,再代入（b）式反求溫度t2，若與初設(shè)值一致，計算結(jié)束。若與初設(shè)值不一致，則需重復(fù)以上步驟。解得：ps 13180Pa ,對應(yīng)的飽和溫度為：t2 51.34 CP26590Pa , H20.04326kg/kg 絕干氣絕干空氣消耗量

16、L0.04326新鮮空氣消耗量119.90.0157kg/h 4351kg/hLo L1 H04351 10.0157 kg新鮮空氣/h 4419kg新鮮空氣/h（2 ）預(yù)熱器的加熱量QpL I1 I04351 163.8 66 kJh 425500 kJh 118.2kW（3）干燥器的熱效率W 2490 1.8&2119.9 2490 1.88 51.34”425500 72.9%to 25oC、相對濕度本題亦可利用H I圖求t2 。9. 在一常壓逆流的轉(zhuǎn)筒干燥器中，干燥某種晶狀的物料。溫度0 =55%的新鮮空氣經(jīng)過預(yù)熱器加熱升溫至t195oC后送入干燥器中，離開干燥器時的溫85度t

17、245oC。預(yù)熱器中采用 180 kPa的飽和蒸汽加熱空氣，預(yù)熱器的總傳熱系數(shù)為W/（m 2 K），熱損失可忽略。濕物料初始溫度1 24 C、濕基含水量 W 1 =0.037 ;干燥完畢后溫度升到2 = 60 C、濕基含水量降為 W2 =0.002。干燥產(chǎn)品流量 G2=1 000 kg/h，絕干物料比熱容cs 1.5kJ/ （ kg絕干料 C）,不向干燥器補充熱量。轉(zhuǎn)筒干燥器的直徑 D=1.3 m、長度Z=7 m。干燥器外壁向空氣的對流 一輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)為 35 kJ/ （m2 h ：C）。試求（1）絕干空氣流量；（2）預(yù)熱器中加熱蒸汽消耗量;（3）預(yù)熱器的傳熱面積。解：（1）絕干空氣流量X

18、1W11Wi鴿kg/kg絕干料0.0384 kg/ kg 絕干料X2w21w2豔kg/kg絕干料0.002 kg/kg 絕干料絕干物料流量1000 10002 kg絕干料 / h 998 kg 絕干料 / h水分蒸發(fā)量W G X1 X2998 0.0384 0.002 kg/h 36.33kg/h查出25 C時水的飽和蒸氣壓為 3168.4 Pa,故新鮮空氣的濕度為:0.622 oPso0.622 O.55 3168.4/ 絕干氣 0.0109kg/kg絕干氣101.330 Ps0101.33 0.55 3168.4對干燥器做水分的衡算，取為 1h基準，得:(a)L(H20.0109)36.3

19、3對干燥器做熱量衡算得:LI1Gli'LI 2 Gl 2 Ql其中l(wèi)1(1.011.88已兒 2490H11.011.88 0.010995 2490 0.0109 kJ kg絕干氣 125.0kJ/kg絕干氣(1.011.88H2) 45 2490H245.45 2574.6H2題給Cs1.5 kJ/ ( kg 絕干料-C)題給I1I2QlCs1Cw X111 .5241.5 60 4.187 0.00235kJ/(m2 - h -C )35 n 1.3 7將以上諸值代入熱量衡算式，得:4.187 0.0384 24 kJ kg 絕干料 39.86 kJ kg 絕干料60 kJ kg

20、絕干料 90.5 kJkg絕干料t。)9045225 kJh 42503.8kJh125.04 L 998 39.86(45.452574.6 H2)L 998 90.5 42503.8整理得 79.59L2574.6 H2L 93042.5(b)聯(lián)立式（a）和式（b），解得H20.02093 kg/kg 絕干氣L 3621kg絕干氣/h（2）預(yù)熱器中加熱蒸氣消耗量加熱蒸氣壓強為180 kPa,查出相應(yīng)的汽化熱為 2214.3 kJ/kg , T=116.6 C。預(yù)熱器中消耗熱量的速率為:QpL(I1 I0)其中Io 1.011.880.0109 25 2490 0.0109 kJ/kg 絕干

21、氣52.9 kJ kg 絕干氣Qp 3621 125.0452.9 kJh 261205kJ/h 72.56kW加熱蒸氣消耗量26空 118kg/h2214.3（3）預(yù)熱器的傳熱面積tm116.6 25116.6 95 C 48.45 Cin 116.6 25116.6 95Qpk tm上17.62m285 48.4510. 采用常壓并流干燥器干燥某種濕物料。將20 C干基含水量為0.15的某種濕物料干燥至干基含水量為0.002,物料出干燥器的溫度是40C，濕物料處理量為250 kg/h，絕干物料的比熱容為1.2 kJ/ （kg絕干料-C）?？諝獾某跏紲囟葹?15 C,濕度為0.007 kg水

22、/kg絕干氣，將空氣預(yù)熱至100 C進干燥器，在干燥器內(nèi)，空氣以一定的速度吹送物料的同時對物料進行干燥。空氣出干燥器的溫度為50 C。干燥器的熱損失 3.2 kW。試求（1）新鮮空氣;（3）干燥器的熱效率;消耗量；（2 ）單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量（忽略預(yù)熱器的熱損失）（4）若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10 C,試分析物料是否會返潮。解：（1）新鮮空氣消耗量對非理想干燥器,11I2, H2需聯(lián)解物料衡算和熱量衡算方程求出。G G1/1X1為kg/h 217.4kg/hW G X,X2217.4 0.150.002 kg水/h 32.17kg/h由物料衡算式W L(H2HJG(X1

23、 X2)(a)32.17 L(H20.007)由熱量衡算式QdL(l2 I1) G(l2 I1') Ql 0其中:111.01 1.88 0.007100 2490 0.007 kJ kg 絕干氣119.75kJ/kg 絕干氣I1I2(1.01 1.88H2)Cs 4.187X1 1a 4.187X2 250 2490 H 21.2 4.1871.2 4.18750.50.150.0022584H220 kJ kg絕干料36.56kJ/kg 絕干料40 kJ kg絕干料48.33kJ/kg 絕干料代入上式，得L(2584H2 69.25)14078.8 0(b)聯(lián)解（a）式和（b）式，

24、得H20.02393 kg/kg 絕干氣,L 1900 kg絕干氣/ h新鮮空氣消耗量為L0 L 1 Ho 190010.007kg新鮮氣/h 1913.3kg新鮮氣/h（2 ）單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量QpL(I1 I0)L(1.01 1.88H0)(t1 t。)1900(1.01 1.88 0.007)(100 15)kJ/h165240 kJ/h=45.90 kW（3 ）干燥器的熱效率W(2490 1.88t2)100%32.17 2490 倔 5050.3%165240（4）若空氣在出干燥器之后的后續(xù)設(shè)備中溫度將下降10 C,物料是否會返潮用H I圖查，t2, H2下，空氣的露點為26

25、 C,而物料降溫10 C后為30C,所以物料應(yīng)該不會返潮。11.對10 kg某濕物料在恒定干燥條件下進行間歇干燥，物料平鋪在1.0 m1.0 m的淺盤中，溫度t =75 C,濕度H =0.018 kg/kg絕干氣的常壓空氣以2 m/s的速度垂直穿過物料層?，F(xiàn)將物料的含水量從X1=0.25 kg/kg絕干物料干燥至 X2=0.15 kg/kg絕干物料，試求（1）所需干燥時間；（2）若空氣的t、H不變而流速加倍，干燥時間如何改變？（ 3）若物料量加倍,而淺盤面積不變，所需干燥時間又為多少？（假設(shè)三種情況下干燥均處于恒速干燥階段。解：（1）恒速段干燥速率Uc (t tw)tw由空氣t 75C, H

26、0.018kg/kg絕干氣，查H I圖得tw 34 C,相應(yīng)水的汽化熱t(yī)w 2416kJ/kg，空氣對物料的對流傳熱系數(shù):1.17( Lf37濕空氣的質(zhì)量速度:L 3600u H濕空氣密度:濕空氣比體積:(O.772仙仙醫(yī)101.33P0.772 1.244 0.018 蘭273273 m3濕空氣/kg絕干氣 1.013m3濕空氣/ kg絕干氣普kg濕空氣/m3濕空氣1.005 kg濕空氣/m3濕空氣3600 2 1.005kg濕空氣/ m2h7236kg濕空氣/ m2 h1.17 7236 037 W m2 C 31.35 W m2 C3135:3 75 34 kg/ m2 s 0.532

27、10 3 kg/ 2416 1031 1G1 10 kg絕干料 8 kg絕干料1 X11 0.25 kg絕干料/m28kg絕干料/m21 1恒速干燥段時間:X2)(2)空氣氣速加倍后Uc 2Uc20.37UC20.37Uc0.3720.532 103(0.25 Og 1.504 1 03S 0.418h332、0.532 100.688 10 kg/ (m2 s)G"S8 kg絕干料/m2,不變13.某濕物料經(jīng)過5.0 h恒定條件下的干燥后，含水量由Xi = 0.35 kg/kg絕干料降至恒速干燥時間:X2Uc0418h 0.323h1164s(3)物料加倍后， G加倍S''23008s 0.836h12.在恒定干燥條件下進行間