干燥(化工原理的题目).doc

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，干空气的流量水在60时的饱和蒸汽压为19.91 kPa,出口气体的湿度为水在=90时的饱和蒸气压为70.09 kPa,混合气体的湿度为以混合点为控制体，对水分作物料衡算，可求出循环气量为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将代入上式，求得空气的预热温度为133.3（3） 预热器所提供的热量为 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， 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/(kgK),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，故空气的初始湿含量为绝干物料的质量流量为（1）干燥过程所需要的空气量V与出口气体的湿度H2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H2需联立求解如下物料衡算式及热量衡算式获得。（1）（2）据题意，式中，固体物料在出口状态下的比热容为干燥器的热损失为 将以上诸量代入式（1）、式（2）得（3）（4）联立求解式（3）、式（4）得此干燥过程所需供热量 式中Q1汽化水分耗热；Q2物料升温耗热；Q3废气带走热量。热损失为出口废气带走的热量为干燥热效率为（3） 若，物料衡算式1不变，而热量衡算式变为（5）将有关数据代入式（）得所需热量为出口气体带走的热量为 干燥效率为从本例可以看出，对于干燥过程加强保温措施，不仅可以直接减少热损失，而且可以减少空气需用量，提高过程的热效率，从而使所需供热量明显降低。因此，与传热设备相比，加强干燥设备的保温措施更为重要。例14.3气体出口状态与干燥过程所需能耗的关系某湿物料在气流干燥管内进行干燥，湿物料的处理量为0.5kg/s，湿物料的含水量为5，干燥后物料的含水量不高于1（皆为湿基），空气的初始温度为20，湿含量为0.005kg水kg干气体。若将空气预热至150进入干燥器，并假设物料所有水分皆在表面气化阶段除去，干燥管本身保温良好，试求：（1） 当气体出口温度选定为70，预热器所提供的热量及热效率？（2） 当气体出口温度选定为42，预热器所提供的热量及热效率有何变化？（3） 若气体离开干燥管以后，因在管道及旋风分离器中散热温度下降了10，分别判断以上两种情况是否会发生物料返潮的现象？解：据题意，若忽略被蒸发水分代入干燥器的热量，本干燥过程是理想的，气体在干燥管内的状态变为等焊过程，即：式中，（1） 当出口气体选定为，由上式可得所需供热量可由物料衡算式求出所需供热量和热效率分别为（2） 当出口气体选定为，则所需供热量和热效率分别为（3） 对于情况1，出口气体中水汽分压为在旋风分离器内气体温度为60，水在该温度时的饱和蒸汽压,故尚未达到气体的露点，物料不会返潮。如规定气体出干燥管的温度为42，则出口气体中水汽分压为在旋风分离器内气体温度降低为32，在该温度下水的饱和蒸汽压，故空气已达到露点，由液态水析出，物料将返潮。从本例计算结果可以看出，气体的出口状态对于该过程的能耗影响很大。出口温度降低，所需