1、第5章干燥的習題解答1.已知濕空氣的總壓強為50Pa,溫度為60C,相對濕度為40%試求:(1)濕空氣中水汽的分壓；濕度；(3)濕空氣的密度。解：(1)濕空氣的水汽分壓，Pv二Ps由附錄查得601時水的飽和蒸汽壓ps=19.92KPapv =0.4 19.92 =7.97KPa0.622FVP -Pz(2)濕度0.622 了.97 =0.118kg/ kg絕干氣507.97(1) 密度Vh= (0.7721.244H)5273 t 1.013 10x273P= (0.772 1.244 0.118)273 6027351.013 10350 10=2.27m3濕空氣/ kg絕干氣密度h H.1

2、180.493kg/m3濕空氣Vh2.272 .在總壓101.33KPa下，已知濕空氣的某些參數,利用濕空氣的H-I圖查出本題 附表中空格內的數值，并給出序號4中各數值的求解過程示意圖。習題2附表序號干球溫度濕球溫度濕度Kg/Kkg絕干氣相對濕度%始KJ/kg絕干氣水汽分壓KPaJH露點(60)(35)2(40)(25)3(20)(75)4(30)(4)解:序號干球溫度/!c濕球溫度/!c濕度/kg/kg絕干氣相對濕度/%焓/KJ /kg絕干氣水汽分壓/PaJH露點八C1(60)(35)0.027211304.18292(40)280.0243923.16(25)3(20)170.011(75

3、)481.8164(30)290.0269496(4)28上表中括號內的數據為已知，其余值由圖H -I查得。分題4的求解示意圖如附圖所示，其中 A為狀態點。3.干球溫度為20C、濕度為0.009kg水/kg絕干氣的溫空氣通過預熱器加熱到50C后,再送至常壓干燥器中,離開干燥器時空氣的相對溫度為80%若空氣在干燥器中經歷等焓干燥過程，試求：(1) 1m3原溫空氣在預熱過程中始的變化；(2) 1m3原溫空氣在干燥器中獲得的水分量。解：(1) 1m3原濕空氣在預熱器中焓的變化當t。=20乜屮0 =0.009kg/kg絕干氣 時，由H -1圖查出l0=43KJ/kg絕干氣。當 to =50；C,Hi

4、=H=0.009kg/kg絕干氣時，由 H -1 圖查出h =74KJ / kg絕干氣1kg絕干空氣在預熱器中焓的變化為:I =74-43=31 KJ /kg絕干氣原濕空氣的比容為273 t 1.013 105273 20vH =(0.772 1.244H)(0.772 1.244 0.009)H273P273=0.84m3濕空氣/ kg絕干氣1m3原濕空氣的焓變為jIVh310.84= 36.9KJ /m3 濕空氣(2) 1m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分當t。=50；0出=0.009kg/kg絕干氣 時，在H -1圖上確定空氣的狀態點，由該點沿等焓線向右下方移動與=80%的線相交，交點即為

5、離開干燥器時空氣的狀態點。由該點讀出空氣離開干燥器時的濕度H2 =0.018 kg/kg絕干氣故1m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分H2 已Vh0.018 -0.0090.84=0.0107kg/m3原濕空氣4.將t=25C、0=40%勺常壓新鮮空氣,與由干燥器排出的t2=50C、篤=80%勺 常壓廢氣混合，兩者中絕干氣的質量比為1: 3。試求：(1) 混合氣體的溫度和焓；(2) 現需將此混合溫空氣的相對濕度降至10%t用于干燥濕物料,應將空氣的溫度升至多少度。解：(1)對混合氣列濕度和焓的衡算，得H0 3H2= 4Hm(1)I0 3I2 =41由附錄查得t。=25匕時，水的飽和蒸汽壓Po,s

6、=3168.4Pat0=50*C時，水的飽和蒸汽壓p2,s = 12340Pa當t25cC，0 50%時，空氣的濕度和焓分別為.622二。622 0.5 3168.4 =088kg/k g 絕干氣P%p,s101300-0.5x3168.410 =(1.01 1.88H0) t02490H。= (1.01 1.88 0.00988) 25 2490 0.00988=50.3 KJ / kg絕干氣當t50cC ,2 =80%時，空氣的濕度和焓分別為戰二0 622 12340 5 =0.0.067 kg/kg 絕干氣P -蟄P2,s101300 -12340漢 0.512 =(1.01 1.88H

7、2) t22490H2= (1.01 1.88 0.0672) 50 2490 0.0672= 224.1 KJ / kg絕干氣將以上數據代入式子(1)、( 2)，即0.00988 3 0.0672 =4H 50.3 3 224.1 =4|分別解得Hm二0.0529 kg /kg絕干氣|m =180.7 kg / kg 絕干氣由 Im =(1.01 1.88Hm) tm 2490Hm并代如 Hm及 Im 的值解得 t44.15C(2)加熱到相對濕度為10%時，空氣濕度不變已=0.0529 kg/kg絕干氣水汽分壓不變，則0.05290.622P，解得 p1 -7.94 KPa101.3 P由

8、4 二797 =0.01 ,解得Ps =79.7KPaPs查水的飽和蒸汽壓表，得對應的溫度為to = 93.1ch =(1.01 1.88HJ t42490H4= (1.01 1.88 0.0529) 93.1 2490 0.0529= 235.01 KJ /kg絕干氣5. 采用如圖所示的廢氣循環系統干燥濕物料，已知數據標于本題附圖中。假設系 統熱損失可忽略,干燥操作為等始干燥過程。試求:(1)新鮮空氣的耗量;(2)進入 干燥器的濕空氣的溫度及焓;(3)預熱器的加熱量。Efl = 25丹嚴| “水片讒F氣預熱器干鍛器r習題3附圖干產品G：id.T = 0-05= 50 1CRlOM? 2絕干吒

9、-魁物料Gf= I OW kft/hu. =0.2解：(1)新鮮空氣消耗量3炭=蟲 ”25kg/kg絕干物料X2W250.05263 kg/kg 絕干物料1 譏 100-5G =Gd1 -wj =1000 (1 -0.2) =800kg絕干物料 /h蒸發水量W =G(X1 -X2) =800 (0.25 -0.05263) = 157.9kg水/h絕干空氣用量L(H2 -H0) =WLW15792760.5kg絕干氣 /hH2-H00.0672 -0.01新鮮空氣用量L(1 H0) =2760.5 1.01 = 2788kg新鮮空氣 /h(1)由于干燥過程為等焓過程，故進出干燥器的空氣的焓相等

10、IiI2 =(1.01 1.88 0.0672) 50 2490 0.0672= 224.1 KJ / kg絕干氣即：(1.01 1.88Hm) t12490H 224.1將Hm =0.0529 kg/kg絕干氣 代入上式，解出 1=83.26(Hm的值在第4題中已解出)所以，進入干燥器的濕蒸汽的溫度為 83.26；C ,焓為224.1 KJ / Kg絕干氣(2)預熱器的加熱量Qp 二 Lm ( h - I m)其中 Lm=4L=4 2760.6 = 11042kg絕干氣 /h所以 Qp -11042 (224.1 -180.7)=4.79 105KJ / h =133.1KW6. 干球溫度t

11、=26C、濕球溫度tw0=23C的新鮮空氣,預熱到tl=95C后送至連續逆流干燥器內,離開干燥器時溫度12=850濕物料初始狀態為：溫度弓=25C、含 水量W1=15%終了時狀態為：溫度=25E、含水量 W2 =0.2%o每小時有 9200kg溫物料加入干燥器內。絕干物料的比熱容Cs=1.84KJ/(kg絕干料C ) 干燥器內無輸送裝置,熱損失為580KJ/kg汽化的水分。試求：(1) 單位時間內獲得的產品質量；(2) 寫出干燥過程的操作線方程,在H-I圖上畫出操作線；(3) 單位時間內消耗的新鮮空氣質量；(4) 干燥器的熱效率。解：操作流程示意圖見本題附圖1(1) 單位時間內獲得的產品質量X

12、iW1150.01523kg/kg 絕干物料1 -wi 100 -1.5X2W2咚 0.002 kg/kg絕干物料1 -w2 100-0.2絕干物料流量G =G(1 -W1)=9000 (1 -0.15) = 9062kg 絕干物料 /hW 二G(X1 -X2) =9062 (0.1523 -0.02) =119.9kg水/h干燥產品流量G2 =G(1 X2) =9062 (1 0.029080kg干燥產品 /h(2) 干燥過程的操作線由 t2 =50；C,two =23；c 查出 l0 =66KJ/kg絕干氣，求出 H 0 = 0.0157kg / kg絕干氣由 1 =95：C,比=H0 =

13、 0.0157kg/kg絕干氣,求出 I138.6KJ / kg絕干氣熱損失速度QL = 580 119.9 二 69542 KJ / h由焓的定義可計算出干燥器的焓分別為I； =Cs弓 XQW弓=1.84 250.01523 4.187 25 =47.6KJ/kg絕干物料同理 l2 二Cs X2Cwr =1.84 34.5 0.02 4.187 34.5=63.8KJ / kg絕干物料 對干燥器作水分衡算，得L(H2 _HJ =W或 L(H2 -0.0157) =119.9( 1)再對干燥器做物料衡算，得l(* -h) y -11) Ql或 L(138.2-12) =9602 (63.8 -

14、47.6)69542(2)聯立（1）、（2）解得 出+5.55叮0二12 =0.0928（3）上式為本題干燥操作的操作線方程。經過本題附圖2的點B ,故任意設一 H值，女口 H =0.02，由式（3）求得I =131.5kJ/kg絕干氣。據此在附圖2上標出點D，過點D及點B的直線即為干燥過程的操作線。該線 與t2 =65乜的線交于點 C ,點C為空氣離開干燥器的狀態點，由點C讀出H 0.023 kg /kg色干氣，I2 =126kJ/kg絕干氣由式（1）得119.9H 2 -0.0157（3）單位時間內消耗新鮮空氣的質量17128 kg絕干氣/h0.023 -0.0157新鮮空氣消耗量L。=L

15、（1 H。）=17100 （1 0.0157） =17403kg新鮮空氣 /h(3)干燥器的熱效率_ w(2490 1.88t2 -4.187可)一Q其中 Q 二Qp 二L（h-1。）=17128 （138.6 -66）=1.243 106kJ/hn _ 119.9漢（2490+1.88漢654.187漢 25）24-1.243F06-.%7 在一常壓逆流轉筒干燥器中,干燥某種晶狀物料。溫度t=25C、相對濕度0 =55%勺新鮮空氣經過預熱器使溫度升至11=85C后送入干燥器中,離開干燥器 時溫度t2=30C。濕物料初始溫度=24C、濕基含水量W1 =0.037,干燥完畢后溫度升到=60C、濕

16、基含水量降為W2 =0.002。干燥產品流量 G=1000kg/h。絕干 物料比熱容Cs=1.507KJ/（kg絕干料C ）。轉筒干燥器的直徑D=1.3m,長度Z=7m干燥器外壁向空氣的對流一輻射傳熱系數為35KJ/（m2 h C）。試求絕干空氣流量和預熱器中加熱蒸汽消耗量。加熱蒸汽的絕對壓強為180KPa解：（1）絕干空氣流量X1Wl0.0384kg/kg絕干物料1 -W 100 -0.037X-.002kg/kg 絕干物料1 _w2絕干空氣流量水分蒸發量G =G2(1_w2) =1000 (1-0.002) = 998kg絕干物料 /hW =G(X, _X2) =998 (0.0384 -

17、 0.002) =36.33kg水/h由附錄查出25時水的飽和蒸汽壓為3168.4 Pa，故濕度為H0.62230P0,s622 30.55 3168.40109kg/kg絕干氣101.3X03 %p,s101.3003 0.55x3168.4對干燥器作水分的物料衡算，取1h為基準，得(1)L(H2 -0.0109) =36.33對干燥器做物料衡算，得L11 -G4 二 LI2 GI2 Ql其中丨1 =(1.01 1.88H1) t12490H1二(1.01 1.88 0.0109) 85 2490 0.0109= 114.7 KJ / kg絕干氣l2 =(1.01 1.88H2) 30 24

18、90H2 =30.3 2546H 2題給Cs =1.507 KJ /(kg絕干物料C)l1 二CsK X1CWR =1.507 24 0.0384 4.187 24 =4012KJ/kg 絕干物料題給:a =35KJ /(m2|_h_；C)所以 Ql aS ：t - aC：DL)(號2 -t。)85 + 30=35 (3.14 1.3 7) (25) = 32520KJ / h將以上各值代入熱量衡算式，得114.7L 998 40 =(30.3 2546H2)L 998 90.9 32520(2)聯立式(1)、(2)，解得H2 =0.02261 kg/kg 絕干氣I =3102 kg/kg 絕

19、干氣(2)預熱器中加熱蒸氣消耗量加熱蒸氣壓強為180KPa，由附錄查出相應的汽化熱為 2214.3 KJ/kg ,T =116.6 ,預熱器中消耗熱量的速度為Qp = L( h -1 o)其中 l0 =(1.01 1.88 0.0109) 25 2490 0.0109 =52.9KJ /kg絕干氣 /h所以 QP =3102 (114.7 一52.9) =191700KJ/h =53.25KW加熱蒸氣消耗量=19170086.6kg/h2214.38 在恒定干燥條件下進行間歇干燥實驗。已知物料的干燥面積為0.2m2,絕干物料質量為15kg。測得的實驗數據列于本例附表中。試標繪干燥速率曲線 ，并

20、求臨 界含水量Xc及平衡含水量X*。習題8附表時間i/h00.20.40.60.81.01.21.4物料質量/kg44.137.030.024.019.017.517.017.0解：以表中第1、2組數據為例計算如下:開始時物料的干基濕含量X = 44.1 15 = 1.94kg / kg絕干物料，1537 15終了時X = = 1.47kg/kg絕干物料15蒸發的水份量W =37 -44.1二-7.1kg/h干燥時間的增量=0.2 - 0二0.2h干燥速度u =列 71177.5kg/(m2Lh)S也 0.2疋0.2與干燥速率對應的物料的平均濕含量為1X (1.94 1.47) =1.705k

21、g /kg絕干物料2由上法計算的數據列于下表時間t / h物料質量/kgX/kg /kg絕干物料AW/(kg/h)/hu/kg /(m2Lh)X / kg/kg絕干物料044.11.940.237.01.47-7.100.2-177.51.7050.430.01.0-7.00.2-1751.2350.624.00.6-6.00.2-1500.80.819.00.27-5.00.2-1250.4351.017.50.167-1.50.2-37.50.2191.217.00.13-0.50.2-12.50.1491.417.00.1300.200.13以X為橫坐標，u為縱坐標繪圖，從圖中讀出臨界含

22、水量XC =1.24 kg / kg絕干物料平衡含水量 X0.13 kg/kg絕干物料9.某濕物料經過5.5h進行恒定干燥操作。物料含水量由 Xi=0.35kg/kg絕干料 降至X?=0.1kg/kg絕干料。若在相同條件下，要求將物料含水量由Xi=0.35kg/kg 絕干料降至XG=0.05k g /kg絕干料。試求新情況下的干燥時間。物料的臨界含 水量Xc=0.15k g /kg絕干料、平衡含水量 X =0.04kg/kg絕干料。假設在降速階 段中干燥速率與物料的自由含水量(X-X*)成正比.解：恒速干燥的干燥時間為-(Xi-Xc)Sue降速干燥階段，干燥速率與物料的自由含水量(X -X*)

23、成正比。因此，Uc 二kx(Xc -x*)降速干燥的干燥時間為2X i門一X79-lnXrS ucX2XSk,X2XG- XCXC - X總干燥時間為.=1 2( -ln s& xC _x x2 _x將第一次干燥實驗的數據代入，得G “0.350.15, 0.150.04、5.5(In)Skx 0.150.040.1 0.04于是GSkx= 2.27第二次干燥時間由于第二次干燥實驗的條件與第一次相同，即所有定性的參數均不變，所以.=2.27 (0.35-0.150.15-0.04ln0.15-0.040.05-0.04)=9.57h,物料平鋪在0.8mx lm的10對10kg某溫物料在恒定干燥

24、條件下進行間歇干燥 淺盤中,常壓空氣以2m/s的速度垂直穿過物料層。空氣 t=75 C, H=0.018kg/kg 絕干氣,物料的初始含水量為X1=025Kukg絕干料。此干燥條件下物料的Xc=0.1kg/kg絕干料,r=0。假設陣速段干燥速率與物料含水量呈線性關系。試 求:(1)將物料干燥至含水量為 0.02kg/kg絕干料所需的總干燥時問：(2)空氣的t、H不變,而流速加倍，此時將物料由含水量0.25kg/kg絕干料干燥至0.02kg/kg 絕干料需1.4h,求此干燥條件下的Xe 解：(1)恒速段干燥速率aUc(t - tw )rtw由空氣t=75CH = 0.018kg/kg絕干氣，查H

25、-l圖得tw = 34；C相應水的汽化熱rtw =2416KJ /kg，空氣對物料的對流傳熱系數:=1.17(L)0.37濕空氣的質量速度 L =3600丄濕空氣密度 h二匚上Vh濕空氣的比容二(0.772 1.244H )101.3273= (0.772 1.244 0.018)273 75 ,1273=1.013m3濕空氣/kg絕干空氣J .18=1.00濕空氣/ m3濕空氣H 1.013L3600 2 1.007236kg濕空氣 /(mlcC):-1.17(7236)0.37 =31.35W/(m2L；C)31.352416 103(75-34)=0.532 10J3kg/(ml_s)G

26、 G1108kg絕干物料1 +X11+0.25G 8S _0.8 1= 10kg絕干物料/m2降速干燥階段時間M 久(XXc)3 (0.25-1) = 2.825 103s = 0.785hSuc0.532 10降速段u - X為線性關系，故降速段干燥時間因為X* -0，所以2 =10013ln 空)=3025.26s = 0.8408h0.532 10”0.02總干燥時間為0.0785 - 0.840 =1.625h(2)空氣流速加倍后u = 2u0.37uc = 20.37uc =20.37 0.532 10 0.688 10 kg/(m2Ls)GS-10kg絕干物料/m2恒速干燥時間為G

27、JSuc(X1 -Xc)降速干燥時間為總干燥時間為2XcX=12 = (2)(X1 _Xc XC In準)SicX21.4 3600 =(100.688 10；)(0.25 -XcXc In 生)0.2解得Xc =0.121 kg/kg絕干物料11.在常壓間歇操作的廂式干燥器內干燥某種溫物料。 每批操作處理濕基含水量 為159毛的濕物料500kg物料提供的總干燥面積為40卅。經歷4h后干燥產品中 的含水量可達到要求。操作屬于恒定干燥過程。由實驗測得物料的臨界含水量及 平衡含水量分別為0.11kg水/kg絕干料及0.002kg水/kg絕干料。臨界點的干燥 速率為1kg水/( m2-h),降速階段

28、干燥速率線為直線。每批操作裝卸物料時間為 10min,求此干燥器的生產能力,以每晝夜(24h)獲得的干燥產品質量計。解：一批物料中的絕干空氣流量G、G(1 -W)=500 (1 - 0.15) = 425kg 絕干物料GS42540=10.625kg絕干物料/m2X10.151-0.15恒速干燥階段時間為浚Xc) 降速階段干燥速率線為直線，所以降速段干燥時間為2=卄舒總干燥時間為2=壬Xc) (XX*)lnSk _Xc-X*X2 X代入已知數據得4=10.625(0.176-0.11) (0.11-0.002)ln0.11-0.002】X2 0.002解得 X2 =0.00809kg水/kg絕干物料干燥一批物料的干燥產品量G2= G(V X2) =425 1.00809 =428.4kg干燥一批物料所用時間4=4.1667h60428 4因此，生產能力為上84 24 =