干燥習題解答

1、習題解答 7-25 已知濕空氣的溫度為 20C,水汽分壓為，總壓為。試求: (1) 相對濕度； (2) 將此空氣分別加熱至 50c和 120c時的相對濕度; (3) 由以上計算結果可得出什么結論？ 解：(1)查表得 20c時水的飽和蒸汽壓ps=，故相對濕度 pv100%2335100% Ps2.335 即空氣已被水蒸汽飽和，不能作為載濕體。 pv2.335 -100%100% Ps12.34 即溫度升高后，值減小，又可作為載濕體。 當總壓為時，溫度升高到 100c水開始沸騰，此時它的最大蒸汽壓為(等于外界壓力)。當溫度 為 120c時，蒸汽處于過熱狀態(tài)，飽和水蒸氣壓仍為，故相對濕度 Pv2.3

2、35 -100%100%2.3% Ps101.3 (3)濕空氣的溫度升高后，其中的水汽分壓不變，但水的飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增加, 因此，值減小，載濕能力增強，即升溫對干燥有利。 7-26 已知在總壓下，濕空氣的干球溫度為 30C,相對濕度為 50%,試求：(1)濕度；(2)露 點；(3)始；(4)將此狀態(tài)空氣加熱至 120c所需的熱量，已知空氣的質(zhì)量流量為 400kg 絕干氣/h; (5)每小時送入預熱器的濕空氣體積。 解：(1)查得 30c時水的飽和蒸汽壓pS=, 水汽分壓：pvPS0.54.2472.124kPa (2)露點 由 Pv2.124kPa,可查得對應的飽和溫度為 18oC,

3、即為露點。 (3)始 I(1.011.88H)t2492H =(1.011.880.0133)30+24920.0133=64.2kJ/kg 干氣 100% (2)查表得 50c時水的飽和蒸汽壓 ps=,故相對濕度 18.9% 濕度 0.622 Pv PPv 0.622 2.124 101.32.124 0.0133kg 水汽/kg 干氣 (4)所需熱量 QLCH(tito) ，、，、一4,，,，一 400(1.011.880,0133)(12030)3,72610kJ/h10.35kW (5)濕空氣體積273t V400VH400(0.7731,244H) 273 ,、27330 400(0

4、.7731.2440,0133) 273 3. 350.5m/h 7-27 常壓下某濕空氣的溫度為 25C,濕度為 0.01kg 水汽/kg干氣。試求： (1) 該濕空氣的相對濕度及飽和濕度； (2) 若保持溫度不變，加入絕干空氣使總壓上升至 220kPa,則此濕空氣的相對濕度及飽和濕 度變?yōu)槎嗌伲?(3) 若保持溫度不變而將空氣壓縮至 220kPa,則在壓縮過程中每 kg 干氣析出多少水分？ 解：(1)水汽分壓 7-28 已知在常壓、25C 下，水分在某物料與空氣間的平衡關系為 * 相對濕度為=100%,平衡含水量 X=0.185kg 水/kg干料 相對濕度為=50%,平衡含水量 X=0.0

5、95kg 水/kg干料 現(xiàn)該物料的含水量為 0.35kg 水/kg 干料，令其與 25C,=50%的空氣接觸，問物料的自由 含水量，結合水分含量與非結合水分含量各為多少?PV PH 101.30.011.60kPa 0.622H0.6220.01 查表得 25c時水的飽和蒸汽壓ps=,故相對濕度 紅 100%100%50.5% ps3.168 飽和濕度：Hs0.622PS0,62231680.020kg 水汽/kg 干氣 PPs101.33.168 (2)當加入絕干空氣時，水汽分壓及飽和蒸汽壓均不變，故相對濕度仍為，但飽和濕度 Hs0.622PSPPs 0.622 3.168一 0.0091k

6、g 水汽/kg干氣 2203.168 (3)若保持溫度不變而將空氣壓縮至 220kPa 時，其飽和濕度為 0.0091kg 水汽/kg 干氣，故必有水 析出。 HHs0.010.0091 0.0009kg/kg干氣 解：4=50%, (2)絕干空氣用量 濕空氣用量 平衡含水量X 0.095kg/kg干料 則自由含水量 XX0.350.0950.255kg/kg干料 L100%, 平衡含水量X 0.185kg/kg干料 即結合水分含量 _*一一一一、 X=100%0.185kg/kg干料 則非結合水分含量XX*=100%0.350.1850.165kg/kg干料 7-29 常壓下用熱空氣干燥某種

7、濕物料。新鮮空氣的溫度為 20C、濕度為 0.012kg 水汽/kg 干 氣，經(jīng)預熱器加熱至 60c后進入干燥器，離開干燥器的廢氣濕度為 0.028kg 水汽/kg干氣。濕物料 的初始含水量為 10%干燥后產(chǎn)品的含水量為(均為濕基)，干燥產(chǎn)品量為 4000kg/h。試求: (1)水分汽化量，kg/h; (2)新鮮空氣的用量，分別用質(zhì)量及體積表示; (3)分析說明當干燥任務及出口廢氣濕度一定時，是用夏季還是冬季條件選用風機比較合適。 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 濕空氣比容 273t H(0.7731.244H) 273 273203.一 =(0.7731.2440.012)=0.846m3/kg干氣 273 濕空氣體積量 VhLVH2.641040.8462.23104m3/h (3)夏季的氣溫高，且濕度大，故在產(chǎn)品、WH2一定的情況下，濕空氣的消耗量 L增加，同時 其濕比容又增大，共同導致體積

9、流量增大，故用夏季條件選擇風機比較合適。 7-30 在某干燥器中常壓干燥砂糖晶體，處理量為 450kg/h,要求將濕基含水量由 42%減至 4%。 干燥介質(zhì)為溫度 20C,相對濕度 30%的空氣，經(jīng)預熱器加熱至一定溫度后送至干燥器中，空氣離開 干燥器時溫度為 50C,相對濕度為 60%。若空氣在干燥器內(nèi)為等始變化過程，試求： (1)水分汽化量，kg/h; (2)濕空氣的用量，kg/h; (3)預熱器向空氣提供的熱量，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下的水飽和蒸汽壓分別為、kPa, H00.622pv00.6220pS00.6220.32.3350.0043kg 水汽/kg 干氣 pPVOP0PS0101.30.32.335 H20.622Pv20.6222pS20.622。612.340.049kg 水 7/kg 干氣 pPv2P2PS2101.30.612.34 L(1 H0)2.64 W178 L3982

11、kg/h H2HI0.0490.0043 濕空氣用量 LL(1H0)3982(10.0043)3999kg/h (3)新鮮空氣焰: Io(1.011.88H0)t02492Ho =(1.011.880.0043)20+24920.0043=31.lkJ/kg干氣 出口空氣焰： I2(1.011.88H2)t22492H2 =(1.011.880.049)50+24920.049=177.2kJ/kg干氣 因為干燥為等烙過程，故I1|2 預熱器中的加熱量： QpL(I1I0)39823600(177.231.1)162kW 7-31 試在 I-H圖中定性繪出下列干燥過程中濕空氣的狀態(tài)變化過程。

12、(1)溫度為 t0、濕度為 H)的濕空氣，經(jīng)預熱器溫度升高到 t1后送入理想干燥器，廢氣出口溫 度為 t2； (2)溫度為 t0、濕度為代的濕空氣，經(jīng)預熱器溫度升高到 t1后送入理想干燥器，廢氣出口溫 度為 t2,此廢氣再經(jīng)冷卻冷凝器析出水分后，恢復到 t。、H)的狀態(tài)； (3)部分廢氣循環(huán)流程：溫度為 t0、濕度為 H的新鮮空氣，與溫度為 t2、濕度為 Hz的出口廢 氣混合(設循環(huán)廢氣中絕干空氣質(zhì)量與混合氣中絕干空氣質(zhì)量之比為m：n),送入預熱器加熱到一 定的溫度 t1后再進入干燥器，離開干燥器時的廢氣狀態(tài)為溫度 t2、濕度 (4)中間加熱流程：溫度為 t0、濕度為年的濕空氣，經(jīng)預熱器溫度升

13、高到 t1后送入干燥器進 行等始干燥，溫度降為 t2時，再用中間加熱器加熱至 t1,再進行等始干燥，廢氣最后出口溫度仍為 t2o 圖示如下： 附圖(1) 因此空氣為飽和濕空氣，故由 pv=查其飽和溫度為 tB=C。附圖(4) 7-32 常壓下，用空氣干燥某濕物料的循環(huán)流程如附圖所 示。溫度為 30C、露點為 20c的濕空氣，以 600n3/h的流量 從風機中送出，經(jīng)冷卻器后，析出 3kg/h 的水分，再經(jīng)預熱器 加熱至 60c后送入干燥器。設在干燥器中為等始干燥過程， 試求： (1)循環(huán)干空氣質(zhì)量流量； (2)冷卻器出口空氣的溫度及濕度; (3)預熱器出口空氣的相對濕度。 解：(1)查得 20

14、C 下水的飽和蒸汽壓為，即為風機輸送濕空氣中的水汽分壓，故濕度為 HA0.622pS0.62223350.0147kg 水汽/kg 干氣 ppS101.32.335 濕比容 HA (0.773 1.244H) 273t 273 =(0.7731.2440.0147)27330=0.878m3/kg干氣 273 絕干空氣質(zhì)量流量 LV/VH 600 0.878 683kg/h (2) W HAHB 其中水汽分壓 HB HAW/L0.01463/6830.010kg/kg 干氣 PHB Pv 0.622H 101.30.0101.60kPa 0.6220.010 附圖(3) (3)濕空氣加熱時，其

15、水汽分壓及濕度不變，故經(jīng)預熱器后濕空氣的水汽分壓仍為，查得 60c下 水的飽和蒸汽壓為 kPa,故相對濕度 Pv1.60 一100%100%8.03% Ps19.92 7-33 常壓下用熱空氣在一理想干燥器內(nèi)將每小時 1000kg 濕物料自含水量 50%降低到 6%(均 為濕基)。已知新鮮空氣的溫度為 25C、濕度為 0.005kg 水汽/kg 干氣，干燥器出口廢氣溫度為 38C,濕度為水汽kg/kg干氣。現(xiàn)采用以下兩種方案： (1)在預熱器內(nèi)將空氣一次預熱至指定溫度后送入干燥器與物料接觸； (2)空氣預熱至 74c后送入干燥器與物料接觸，當溫度降至 38c時，再用中間加熱器加熱到 一定溫度后

16、繼續(xù)與物料接觸。 試求：(1)在同一 I-H圖中定性繪出兩種方案中濕空氣經(jīng)歷的過程與狀態(tài)； (2)計算各狀態(tài)點參數(shù)以及兩種方案所需的新鮮空氣量和加熱量。 解：(1)一次預熱時：如圖，濕空氣的狀態(tài)變化為 ABC 水分汽化量 1WIWIW2c0.500.06, WGIG2=GILGI12GI1000468kg/h 1W21W210.06 絕干空氣用量 L一W4681.614104kg/h HCHA0.0340.005 新鮮空氣用量 LL(1HA)1.614104(10.005)1.62104kg/h 預熱后：hB=H=/kg 干氣 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 所需熱量 QL(IBIA)L(1.011.88HA)0BtA) 4,、，、6. 1.61410(1.011.880.005)(11125)1.41510kJ/h393kW (2)中間加熱時：空氣狀態(tài)變化過程 ABICIRQ 因為兩種情況下空氣的初終態(tài)相同，故汽化水分量及新鮮空氣的用量均不變。 所需熱量: QQiQ2L(IBIIA)L(IB2ICI) 因為1BiIC1,1B2IC1B 所以 QL(IBIA) 故加熱量也未發(fā)生變化。 或進行下述計

18、算： A:tA25C,HA0.005kg 水汽/kg 干氣 由IB1IC1 (1.011.880.005)7424920.005(1.011.88Hci)382492Hci 得 Hc10.0193kg 水汽/kg干氣 也即 HB20.0193kg 水汽/kg 干氣 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 由以上計算可知，當空氣的初、終態(tài)相同時，有無中間加熱對新鮮空氣的用量及加熱量沒有影響。為達到相同的終態(tài)，一次預熱的溫度過高，對熱敏性物料有破壞，故對不耐高溫的物料宜采用中間加熱式干燥器。 7-34 在某物料的干燥過程中，由于工藝的需要，采用部分廢氣循環(huán)以控制物料的干燥速率。已 知常壓下新鮮空氣的溫度為 25c、濕度為 0.005kg 水汽/kg 干氣，干燥器出口廢氣溫度為 58C, 相對濕度為 70%?？刂茝U氣與新鮮空氣的混合比以使進預熱器時的濕度為 0.06kg 水汽/kg干氣。設 干燥過程為等始干燥過程，試計算循環(huán)比（循環(huán)

20、廢氣中絕干空氣質(zhì)量與混合氣中絕干空氣質(zhì)量之比） 及混合氣體進、出預熱器的溫度。 解：查得 58C 時水飽和蒸汽壓為，則廢氣濕度 11.85 37.9292.2203kJ/kg干氣 2.852.85 混合溫度(預熱器前溫度廣 IM(1.011.88HM)tM2492HM 1M2492HM20324920.0647.6C(1.011.88HM)1.011.880.06 因為是等始干燥過程，故 I1I2,H1HM I1(1.011.88H1t12492Hl 離開預熱器時的溫度: I12492H1292.224920.06 t111-127C (1.011.88H1)1.011.880.06 7-35

21、 溫度為 t、濕度為 H的空氣以一定的流速在濕物料 表面掠過，測得其干燥速率曲線如附圖所示，試定性繪出改動 下列條件后的干燥速率曲線。 (1)空氣的溫度與濕度不變，流速增加； (2)空氣的濕度與流速不變，溫度增加； H2 0.622P PS PS 0.718.25 0.622 101.30.718.25 0.0898kg水/kg干氣 L0H0L2H2(L0L2)HM L2HMH00.060.005/c 1.85 L0H2HM0.08980.06 則循環(huán)比1850.65 L2L02.85 新鮮空氣燃： I0(1.011.88H0t02492Ho (1.011.880.005)2524920.00

22、537.9kJ/kg干氣廢氣監(jiān) I2(1.011.88H2t22492H2 (1.011.880.0898)5824920.0898292.2kJ/kg干氣混合烙 L2 L0L2 tM I ()=100% H IM I0 習題7-35附圖 X (3)空氣的溫度、濕度與流速不變，被干燥的物料換為另一種更吸水的物料。 7-36 有兩種濕物料，第一種物料的含水量為 0.4kg 水/kg干料，某干燥條件下的臨界含水量 為 0.02kg 水/kg 干料，平衡含水量為 0.005kg 水/kg 干料；第二種物料的含水量為 0.4kg 水/kg 干料，某干燥條件下的臨界含水量為 0.24kg 水/kg 干料

23、，平衡含水量為 0.01kg 水/kg 干料。問提 高干燥器內(nèi)空氣的流速，對上述兩種物料中哪一種更能縮短干燥時間？為什么？ 答：對第一種物料更為有效。因為該物料的臨界含水量較小，干燥過程主要為恒速階段，該階 段去除的為表面非結合水分，提高空氣的流速，可提高干燥速率，進而縮短干燥時間。而對于第二 種物料，臨界含水量較大，干燥過程主要為降速階段，該階段干燥速率主要受物料內(nèi)部水分擴散控 制，提高空氣的流速對其基本沒有影響。 7-37 一批濕物料置于盤架式干燥器中，在恒定干燥條件下干燥。盤中物料的厚度為 25.4mm, 空氣從物料表面平行掠過，可認為盤子的側面與底面是絕熱的。已知單位干燥面積的絕干物料

24、量 G/A=23.5kg/m2,物料的臨界含水量XC=0.18kg水/kg干料。 將物料含水量從Xi=0.45kg水/kg干料下BI到X2=0.24kg附圖（ ） 附圖（ ） 附圖（3） 水/kg干料所需的干燥時間為。問在相同的干燥條件下，將厚度為 20mmJ 同種物料由含水量 Xi=0.5kg 水/kg 干料下降到 X=0.22kg 水/kg 干料所需的干燥時間為多少? 解：因 X2XC,故由 Xi=kg/kg 干料下降到左=kg/kg 干料僅為恒速干燥階段，干燥時間為: 1Gc(X1X2) AUC 則恒速干燥階段的干燥速率為 2352.、 (X1X2)上(0.450.24)4.11kg/(

25、mh)1.2 干料的過程仍處在恒速階段，此時干燥時間 、，、18.5,、, X2)(0.50.22)1.26h 4.11 均勻地平攤在長 0.4m、寬 0.5m的平底淺盤內(nèi)，并在恒定的空氣條件下進 20%(濕基，下同)，干燥小時后含水量降為 7%已知在此條件下物料的 平衡含水量為 1%臨界含水量為 5%并假定降速階段的干燥速率與物料的自由含水量(干基)成直線關系， 試求: (1)將物料繼續(xù)干燥至含水量為 3%所需要總干燥時間為多少？ (2)現(xiàn)將物料均勻地平攤在兩個相同的淺盤內(nèi)，并在同樣的空氣條件下進行干燥，只需小時 即可將物料的水分降至 3%問物料的臨界含水量有何變化？恒速干燥階段的時間為多長？ 解：(1)絕干物料量物料干燥小時時干基含水量 、，w20.07 X2 1w1007GC UCA1 干燥厚度為 20mm勺物料時, 因為