例题(第八章干燥)

例题

[例1]：若常压下某湿空气的温度为20℃、湿度为0.014673㎏/㎏绝干气，试求：⑴湿空气的相对湿度；⑵湿空气的比容；⑶湿空气的比热；⑷湿空气的焓。若将上述空气加热到50℃，再分别求上述各项。

解：20℃时的性质：

⑴相对湿度从附录查出20℃时水蒸气的饱和蒸汽压p0=2.3346kPa。

或

解得

该空气为水气饱和，不能作干燥介质用。

⑵比容v H

⑶比热c H

或

⑷焓I

或

50℃时的性质：

⑴相对湿度从附录查出50℃时水蒸气的饱和蒸汽压为12.340kPa。

当空气从20℃加热到50℃时，湿度没有变化，仍为0.014673kg/kg绝干气，故：

解得

由计算结果看出，湿空气被加热后虽然湿度没有变化，但相对湿度降低了。所以在干燥操作中。总是先将空气加热后再送入干燥器中，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。

⑵比容v H

湿空气被加热后虽然湿度没有变化，但受热后体积膨胀，所以比容加大。因常压下湿空气可视为理想混合气体，故50℃时的比容也可用下法求得：

⑶比热c H湿空气的比热只是湿度的函数，因此20℃与50℃时的湿空气比热相同，均为1.038kJ/kg绝干气。

⑷焓I

湿空气被加热后虽然湿度没有变化，但温度增高，故焓值加大。

[例2]：常压下湿空气的温度为30℃、湿度为0.02403㎏/㎏绝干气，试计算湿空气的各种性质，即：⑴分压p；⑵露点t d；⑶绝热饱和温度t as；⑷湿球温度t w。解：⑴分压p

或

解得

⑵露点t d

将湿空气等湿冷却到饱和状态时的温度为露点，相应的蒸汽压为水的饱和蒸气压，由附录查出对应的温度为27.5，此温度即为露点。

⑶绝热饱和温度t as

由于H as是t as的函数，故用上式计算t as时要用试差法。其计算步骤为：

①设t as=28.4℃

②由附录查出28.4℃时水的饱和蒸气压为3870Pa，故：

③求c H，即

或

④核算t as。

0℃时水的汽化热，故：

故假设t as=28.4℃可以接受。

⑷湿球温度t w对于水蒸气~空气系统，湿球温度t w等于绝热饱和温度t as，但为了熟练计算，仍用公式计算湿球温度t w。

与计算t as一样，用试差法计算，计算步骤如下：

①假设t w=28.4℃。

②对水蒸气~空气系统，。

③由附录查出28.4℃时水的汽化热r tw为2427.3kgJ/kg。

④前面已算出28.4℃时湿空气的饱和湿度为0.02471kg/kg绝干气。

⑤

与假设的28.4℃很接近，故假设正确。

计算结果证明对水蒸气~空气系统，。

[例3]：常压下以温度为20℃、相对湿度为60%的新鲜空气为介质，干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到90℃后送入干燥器，离开时的温度为45℃、湿度为0.022kg/kg绝干气。每小时有1100kg、温度为20℃、湿基含水量为3%的湿物料送入干燥器，物料离开干燥器时温度升到60℃、湿基含水量降到0.2%。湿物料的平均比热为3.28kJ/(kg绝干料·℃)。忽略预热器向周围的热损失，干燥器的热损失为1.2kW。试求：（1）水分蒸发量W；（2）新鲜空气消耗量L0；（3）若风机装在预热器的新鲜空气入口处，求风机的风量；（4）预热器消耗的热量Q P；（5）干燥系统消耗的总热量Q；（6）向干燥器补充的热量Q D；（7）干燥系统的热效率。

解：根据题意画的流程图

（1）蒸发量W

其中

（2） 新鲜空气消耗量L 0

由图查出，当t 0=20℃、φ0=60%时，H 0=0.009kg/kg 绝干气，故：

新鲜空气消耗量为：

（3） 风机的风量V

H Lv V ''

∴

（4） 预热器中消耗的热量Q P

当t 0=20℃、φ0=60%时，查出I 0=43kJ/kg 绝干气。空气离开预热器时t 1=90℃、H 1=H 0=0.009kg/kg 绝干气时，查出I 1=115kJ/kg 绝干气，故：

（5）干燥系统消耗的总热量Q

（6）向干燥器补充的热量Q D；

（7）干燥系统的热效率η

或

[例4]：采用常压气流干燥器干燥某种湿物料。在干燥器内，湿空气以一定的速度吹送物料的同时并对物料进行干燥。已知的操作条件均标于本例附图中。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。

解：（1）新鲜空气消耗量

①求W

②求H2因Q L≠0，故干燥操作为非等焓过程，空气离开干燥器的状态参数不能用等焓线去求，下面用解析法求解。

当t0=15℃、H0=0.0073kg/kg绝干气时，查出I0=34kJ/kg绝干气。

当t1=90℃、H1=H0=0.0073kg/kg绝干气时，查出I1=110kJ/kg绝干气。

同理

围绕本例附图的干燥器作焓衡算，得：

或

将已知值代入上式，得：

或

空气离开干燥器时焓的计算式为：

或

联立求解得：

（2）预热器消耗的热量速率

（3）干燥系统的热效率η若忽略湿物料中水分带入系统中得焓，则：

因Q D=0，故Q=Q P，因此：

[例5]：已知某物料在恒定干燥条件下从初始含水量0.4kg水/kg干料降至0.08kg 水/kg干料，共需6小时，物料的临界含水量X0=0.15kg水/kg干料，平衡含水量X*=0.04kg水/kg干料，降速阶段的干燥速率曲线可作为直线处理。试求：①恒速干燥阶段所需时间τ1及降速阶段所需时间τ2分别为多少？②若在同样条件下继续将物料干燥至0.05 kg水/kg干料，还需多少时间？

解：①X由0.4 kg水/kg干料降至0.08 kg水/kg干料经历两个阶段：