第八章 例题

又因 解得： ，
③ 继续干燥时间 设从临界含水量X0=0.15kg水/kg干料降至X3=0.05kg水/kg干料所需时间为τ 3，
则
继续干燥所需时间为
第八章习题
• 1） 已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气 的湿含量H，相对湿度 ，焓I和露点温度 。 • 2） 利用湿空气的I—H图完成本题附表空格项的数值，湿空气的 总压 • 3） 湿空气（ =20℃， ）经预热后送入常 压干燥器。试求：①将空气预热到100℃所需热量：②将该空气 预热到120℃时相应的相对湿度值。 • 4） 湿度为 的湿空气在预热器中加热到128℃ 后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为49℃， 求离开干燥器时露点温度。
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QD=0，故Q=QP，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τ 1及降速阶段所需时间τ 2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：
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12） 某湿物料在常压理想干燥器中进行干燥，湿物料的流率为1kg/h ， 初始湿含量（湿基，下同）为3.5%，干燥产品的湿含量为0.5%。空气 状况为：初始温度为25℃、湿度为 ，经预热后进干燥 器的温度为160℃，如果离开干燥器的温度选定为60℃或40℃，试分别 计算需要的空气消耗量及预热器的传热量。又若空气在干燥器的后续设 备中温度下降了10℃，试分析以上两种情况下物料是否返潮？ 13） 常压下已知25℃时氧化锌物料在空气的固相水分的平衡关系，其 中当 时， ，当 时， 设氧化锌含水量 ，若与温度为25℃、相对湿度 为40% 的恒定空气条件长时间充分接触，问该物料的平衡含水量，结合水分和 非结合水分分别为多少？ 14） 由实验测得某物料干燥速率与其所含水分直线关系。即 。 在某干燥条件下，湿物料从60㎏减到50㎏所需干燥时间60分钟。已知绝 干物料重45㎏， 平衡含水量为零。试问将此物料在相同干燥条件下， 从初始含水量干燥至初始含水量的20%需要多长时间？ 15）某物料经过6小时的干燥，干基含水量自0.35降至0.10，若在相同干 燥条件下，需要物料含水量从0.35降至0.05，试求干燥时间。物料的临 界含水量为0.15，平衡含水量为0.04，假设在将速阶段中干燥速率与物 料自由含水量 成正比。
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5） 在一定总压下空气通过升温或一定温度下空气温度通过减压来降低 相对湿度，现有温度为40℃，相对湿度为70%的空气。试计算：①采用 升高温度的方法，将空气的相对湿度降至20%，此时空气的温度为多少？ ②若提高温度后，再采用减小总压的方法，将空气的相对湿度降至10%， 此时的操作总压为多少？ 6） 某干燥器冬季的大气状态为 ℃， ，夏季空气状态为 ℃， 。如果空气离开干燥器时的状态均为 ℃， 。试分别计算该干燥器在冬、夏季的单位空气消耗量。 7） 在常压连续干燥器中，将某物料从含水量10%干燥至0.5%（均为湿 基），绝干物料比热为 ，干燥器的生产能力 为 ，物料进、出干燥器的温度分别为20℃和70℃。 热空气进入干燥器的温度为130℃，湿度为 ，离开 时温度为80℃。热损失忽略不计，试确定干空气的消耗量及空气离开干 燥器时的温度。 8） 在常压连续干燥器中，将某物料从含水量5%干燥至0.2%（均为湿 基），绝干物料比热为 ，干燥器的生产能力 为 ，空气进入预热器的干、湿球温度分别为25℃和 20℃。离开预热器的温度为100℃，离开干燥器的温度为60℃，湿物料 进 入 干 燥 器 时 温 度 为 25℃ ， 离 开 干 燥 器 为 35℃ ， 干 燥 器 的 热 损 失 为 。试求产品量、空气消耗量和干燥器热效率。
《第八章 固体干燥》习题解答
• 1） 已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含 量H，相对湿度 ，焓I和露点温度 。
解：查表得 t w 300 C时 p s ,t w 4.247kPa H s ,t w 0.622Ps /( p p s ) 0.0272 H H s ,t w [(t t w ) / rtw ]( / K Hh ) 300 C时 t 600 C rtw 2427
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9） 采用废气循环干燥流程干燥某物料，温度 为20℃、相对湿度 为 70%的新鲜空气与干燥器出来的温度 为50℃、相对湿度 为80%的部 分废气混合后进入预热器，循环的废气量为离开干燥器废空气量的80%。 混合气升高温度后再进入并流操作的常压干燥器中，离开干燥器的废气 除部分循环使用外，其余放空。湿物料经干燥后湿基含水量从47%降至 5%，湿物料流量为 ，设干燥过程为绝热过程，预热器的热 损失可忽略不计。试求：①新鲜空气的流量；②整个干燥系统所需热量； ③进入预热器湿空气的温度。 10）某干燥系统，干燥器的操作压强为101.3KPa ，出口气体温度为 60℃，相对湿度为72%，将部分出口气体送回干燥器入口与预热器后的 新鲜空气相混合，使进入干燥器的气体温度不超过90℃、相对湿度为 10%。已知新鲜空气的质量流量为 ，温度为20℃，湿度 为 ，试求：①空气的循环量为多少？②新鲜空气经 预热后的温度为多少度？③预热器需提供的热量。 11）干球温度 为20℃、湿球温度为15℃的空气预热至80℃后进入干燥 器，空气离开干燥器时相对湿度 为50%，湿物料经干燥后湿基含水量 从50%降至5%，湿物料流量为2500kg/h 。试求：①若等焓干燥过程， 则所需空气流量和热量为多少？②若热损失为120kw ，忽略物料中水分 带入的热量及其升温所需热量，则所需空气量和热量又为多少？干燥器 内不补充热量。
其中
（2） 新鲜空气消耗量L0
由图查出，当t0=20℃、φ 0=60%时，H0=0.009kg/kg绝干气，故：
新鲜空气消耗量为：
（3） 风机的风量V
∴
（4） 预热器中消耗的热量QP 当t0=20℃、φ 0=60%时，查出I0=43kJ/kg绝干气。空气离开预热器时t1=90℃、 H1=H0=0.009kg/kg绝干气时，查出I1=115kJ/kg绝干气，故： （5） 干燥系统消耗的总热量Q
① 求W
② 求H2 因QL≠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
第八章 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。
与计算tas一样，用试差法计算，计算步骤如下：
① ② ③ ④ ⑤ 假设tw=28.4℃。 对水蒸气~空气系统， 。 由附录查出28.4℃时水的汽化热rtw为2427.3kgJ/kg。 前面已算出28.4℃时湿空气的饱和温度为0.02471kg/kg绝干气。
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QP；（5） 干燥系统消耗的总热量Q；（6）向干燥器补充的热量QD；（7）干燥系统的热 效率。 解：根据题意画的流程图（略） （1） 蒸发量W
[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td；⑶绝热饱和温度tas；⑷湿球温度tw。 解：⑴分压p
或
解得 ⑵露点td 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tas
（6） 向干燥器补充的热量QD；
（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
•
16）在恒定干燥条件下的箱式干燥器内，将湿染料由湿基含水量45%干 燥到3%，湿物料的处理量为8000㎏湿染料，实验测得：临界湿含量为 30%，平衡湿含量为1%，总干燥时间为28h。试计算在恒速阶段和降速 阶段平均每小时所蒸发的水分量。 • 17） 在恒定干燥条件下进行干燥实验，已测得干球温度为50℃，湿球 温度为43.7℃，气体的质量流量为 ，气体平行流过物料表 面，水分只从物料上表面汽化，物料由湿含量X1 变到 X2 ，干燥处于恒 速阶段，所需干燥时间为1小时，试问：①如其它条件不变，且干燥仍 处于恒速阶段，只是干球温度变为80℃，湿球温度变为48.3℃，所需干 燥时间为多少？②如其它条件不变，且干燥仍处于恒速阶段，只是物料 厚度增加一倍，所需干燥时间为多少？ • 18） 试设计一气流干燥器，用以干燥某颗粒状物料。基本数据如下： ①干燥器的生产能力： ；②空气状况：进预热器 t0 =15℃， ，离开预热器 t1 =95℃，离开干燥器 t2 =60℃；③物料状况：物料干基含水量从0.2降至0.002，物料进、出干 燥器温度分别为20℃和50℃，物料密度为 ，绝干物料比热为 ，颗粒平均直径为 m，临界含水量为 ④干燥器的热损失：取蒸发水分量的15%。
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cH 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。
⑶比热cH
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vH
由于Has是tas的函数，故用上式计算tas时要用试差法。其计算步骤为：
① 设tas=28.4℃ ② 由附录查出28.4℃时水的饱和蒸气压为3870Pa，故：
③ 求cH，即 或 ④ 核算tas。 0℃时水的汽化热 ，故：
故假设tas=28.4℃可以接受。
⑷湿球温度tw 对于水蒸气~空气系统，湿球温度tw等于绝热饱和温度tas，但为了熟练 计算，仍用公式计算湿球温度tw。