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：湿空气的相对湿度；湿空气的比容；湿空气的比热；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：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。比容vH 比热cH 或 焓I 或 50时的性质：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。比容vH 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：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。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：分压p；露点td；绝热饱和温度tas；湿球温度tw。解：分压p或 解得 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。绝热饱和温度tas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： 设tas=28.4 由附录查出28.4时水的饱和蒸气压为3870Pa，故： 求cH，即 或 核算tas。 0时水的汽化热 ，故： 故假设tas=28.4可以接受。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。与计算tas一样，用试差法计算，计算步骤如下： 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时湿空气的饱和湿度为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？（1） 蒸发量W其中 （2） 新鲜空气消耗量L0由图查出，当t0=20、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、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（6） 向干燥器补充的热量QD； （7） 干燥系统的热效率或 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 求W 求H2 因QL0，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 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：恒速干燥阶段所需时间1及降速阶段所需时间2分别为多少？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