干燥(化工原理的题目)
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例14.1 湿空气的混合
某干燥器的操作压强为79.98kPa，出口气体的温度为60℃，相对湿度为70％，将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气混合，使进入干燥器气体温度不超过90℃，相对湿度为12％［参见附图（a）］。已知新鲜空气的质量流量为0.5025kg/s，湿度为0.005kg水/kg干空气，试求：
（1）新鲜空气的预热温度及空气的循环量；
（2）预热器需提供的热量为多少？若将流程改为先混合后预热，所需热量是否变化？
解：（1）在新鲜空气中，干空气的流量
s
kg
H
V
V干空气／
5.0
005
.0
1
5025
.0
1
'
=
+
=
+
=
水在
2
t＝60℃时的饱和蒸汽压为19.91 kPa,出口气体的湿度为
干空气
水kg
kg
p
p
p
H
s
s/
1313
.0
91
.
19
7.0
98
.
79
91
.
19
7.0
622
.0
622
.0
2
=
⨯
-
⨯
⨯
=
-
=
ϕ
ϕ
水在
m
t=90℃时的饱和蒸气压为70.09 kPa,混合气体的湿度为
干空气
水kg
kg
p
p
p
H
s
m
s
m
m
/
0731
.0
09
.
70
12
.0
98
.
79
09
.
70
12
.0
622
.0
622
.0=
⨯
-
⨯
⨯
=
-
=
ϕ
ϕ
以混合点为控制体，对水分作物料衡算，可求出循环气量为
()
m
R
R
H
V
V
H
V
VH+
=
+
2
()
干空气
水kg
kg
H
H
VH
VH
V
m
m
R
/
585
.0
0731
.0
1313
.0
005
.0
0731
.0
5.0
2
-
-
⨯
=
-
-
=
以混合点为控制体作热量衡算，可求出新鲜空气的预热温度
()
m
R
R
I
V
V
I
V
VI+
=
+
2
1
()
[]()
[]
()()
[]
m
m
m
R
R
H
t
H
V
V
H
t
H
V
H
t
H
V
2500
88
.1
01
.1
2500
88
.1
01
.1
2500
88
.1
01
.1
2
2
2
1
1
1
+
+
+
=
+
+
+
+
+
将C
t
H
H
V
H
V o
m
m
R
90
,
0731
.0
,
1313
.0
,
585
.0
,
005
.0
,5.0
2
1
=
=
=
=
=
=代入上式，求得空气的预热温度为
1
t＝133.3℃
（3） 预热器所提供的热量为
()()01188.101.1t t H V Q -+=
()()
kW 7.57203.133005.088.101.15.0=-⨯+⨯=
若流程改为先混合后预热，所需热量可以附图（b ）中的方框作控制体，作热量衡算求出，
()02VI I V I V V Q R m R --+=
显然，先混合后预热或先预热后混合所需热量相同。但是，先预热后混合，气体出口温度高，需要能位较高的热源，一般说来，先混合后预热更为经济合理。
例14.2 热损失对干燥过程的影响
某湿物料的处理量为3.89kg/s ，温度为20℃，含水量为10％（湿基），在常压下用热空气进行干燥，要求干燥后产品含水量不超过1％（湿基），物料的出口温度由实验测得为70℃。已知干物料的比热容为1.4kJ/(kg •K),空气的初始温度为20℃，相对湿度为50％，若将空气预热至130℃进入干燥器，规定气体出口温度不低于80℃，干燥过程热损失约为预热器供热量的10％，试求：
（1） 该干燥过程所需的空气量、热量及干燥器的热效率；
（2） 若加强干燥设备的保温措施，使热损失可以忽略不计，所需的空气量、热量及
干燥器的热效率有何变化？
解：水在20℃的饱和蒸汽压kPa p s 338.2=，故空气的初始湿含量为
干空气水kg kg p p p H s s /00726.0338
.25.03.101338.25.0622.0622.0000=⨯-⨯⨯=-=ϕϕ 绝干物料的质量流量为
()()s kg w G G C /5.31.0189.3111=-=-= （1）干燥过程所需要的空气量V 与出口气体的湿度H 2有关，而所需供热量Q 与空气量V 有关。空气用量V 及出口气体的湿度H 2需联立求解如下物料衡算式及热量衡算式获得。
()
H H V w w w w G C -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---1221111 （1）
()()()()()损Q c G c t c r H H V t t H c c V pm C pL pv pv pg +-+-+-=--12212012211θθθ （2） 据题意，式中
,1301C t o = 00726.001==H H ， ,802C t o
=
,201C o =θ ,702C o =θ 1.01=w ，01.02=w )/(01.1K kg kJ c pg ⋅=，)/(88.1K kg kJ c pv ⋅=