化工热力学第二版夏清干燥答案

第5章 干燥的习题解答

1．已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60℃,相对湿度为40%,试求:

1湿空气中水汽的分压; 2湿度; 3湿空气的密度;

解：1湿空气的水汽分压,V S p P ϕ=

由附录查得60C 时水的饱和蒸汽压19.92S p KPa = 2 湿度 （1） 密度

32.27m =湿空气/kg 绝干气 密度 3110.118

0.493/2.27

H H H kg m v ρ++=

=湿空气 2．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

解： C

C

C

上表中括号内的数据为已知,其余值由图H I -查得; 分题4的求解示意图如附图所示,其中A 为状态点;

3.干球温度为20℃、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的温空气通过预热器加热到50℃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:

11m 3原温空气在预热过程中始的变化; 21m 3原温空气在干燥器中获得的水分量; 解：131m 原湿空气在预热器中焓的变化

当0020,0.009/t C H kg kg ==绝干气时,由H I -图查出043/I KJ kg =绝干气; 当01050,0.009/t C H H kg kg ==＝绝干气时,由H I -图查出

1kg 绝干空气在预热器中焓的变化为：

原湿空气的比容为

30.84m =湿空气/kg 绝干气

31m 原湿空气的焓变为 33136.9/0.84

H I KJ m v ∆==湿空气 231m 原湿空气在干燥器中获得的水分

当01050,0.009/t C H H kg kg ===绝干气时,在H I -图上确定空气的状态点,由该点沿等焓线向右下方移动与80%ϕ=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20.018H =/kg kg 绝干气 故31m 原湿空气在干燥器中获得的水分

3210.0180.009

0.0107/0.84

H H H kg m v --==原湿空气 4．.将t 0=25℃、0ϕ=40%的常压新鲜空气,与由干燥器排出的t 2=50℃、2ϕ=80%的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为1：3;试求:

1混合气体的温度和焓;

2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

0234m H H H += 1

0234m I I I += 2

由附录查得025t C =时,水的饱和蒸汽压,3168.4o S p Pa = 050t C =时,水的饱和蒸汽压2,12340S p Pa = 当025t C =,050%ϕ=时,空气的湿度和焓分别为 当250t C =,280%ϕ=时,空气的湿度和焓分别为 将以上数据代入式子1、2,即

分别解得 0.0529m H =/kg kg 绝干气

由(1.01 1.88)2490m m m m I H t H =+⨯+并代如m H 及m I 的值解得44.15m t C = 2加热到相对湿度为10％时,空气湿度不变 水汽分压不变,则

1

1

0.6220.0529101.3P P =

-,解得 17.94p KPa =

由 17.97

0.01S

P ϕ=

=, 解得 79.7S P KPa = 查水的饱和蒸汽压表,得对应的温度为093.1t C =

5．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;

解：1新鲜空气消耗量

蒸发水量 12()800(0.250.05263)157.9W G X X kg =-=⨯-=水/h 绝干空气用量 20()L H H W -=

新鲜空气用量 0(1)2760.5 1.012788L H kg h +=⨯=新鲜空气/ （1） 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(1.01 1.88)2490224.1m m H t H +⨯+=

将0.0529m H =/kg kg 绝干气代入上式,解出 183.26t C =

m H 的值在第4题中已解出

所以,进入干燥器的湿蒸汽的温度为83.26C ,焓为224.1/KJ Kg 绝干气 （2） 预热器的加热量

其中 442760.611042m L L kg ==⨯=绝干气/h

所以 511042(224.1180.7) 4.7910/133.1P Q KJ h KW =⨯-=⨯=

6. 干球温度t 0=26℃、湿球温度t w0=23℃的新鲜空气,预热到t l =95℃后送至连续逆流干燥器内,离开干燥器时温度t 2=85℃;湿物料初始状态为:温度1θ=25℃、含水量1w =15%;终了时状态为:温度2θ=25℃、含水量2w =%;每小时有9200kg 温物料加入干燥器内;绝干物料的比热容c s =kg 绝干料·℃;干燥器内无输送装置,热损失为580KJ/kg 汽化的水分;试求:

1单位时间内获得的产品质量;

2写出干燥过程的操作线方程,在H-I 图上画出操作线; 3单位时间内消耗的新鲜空气质量; 4干燥器的热效率;

解：操作流程示意图见本题附图1

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250,t C =23wo t C =查出066/I KJ kg =绝干气,求出00.0157/H kg kg =绝干气 由195,t C =100.0157/H H kg kg ==绝干气,求出1138.6/I KJ kg =绝干气 热损失速度 580119.969542/L Q KJ h =⨯= 由焓的定义可计算出干燥器的焓分别为

同理'

2

222 1.8434.50.02 4.18734.563.8/S W I C X C KJ kg θθ=+=⨯+⨯⨯=绝干物料 对干燥器作水分衡算,得

或 2(0.0157)119.9L H -= 1 再对干燥器做物料衡算,得

或 2(138.2)9602(63.847.6)69542L I -=⨯-+ 2 联立1、2解得 4225.55100.0928H I -+⨯= 3

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

0.02H =,由式3求得131.5/I kJ 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265t C =的线交于点C ,点C 为空气离开干燥器的状态点,由点C 读出

20.023/H kg kg =绝干气,2126/I kJ kg =绝干气

3单位时间内消耗新鲜空气的质量 由式1得 2119.9119.9

171280.01570.0230.0157

L kg H =

==--绝干气/h

新鲜空气消耗量 00(1)17100(10.0157)17403/L L H kg h =+=⨯+=新鲜空气 （3） 干燥器的热效率

其中 610()17128(138.666) 1.24310/P Q Q L I I kJ h ==-=⨯-=⨯