干燥习题

第七章 干燥

【例7-2】 已知湿空气的总压为101.3kPa相对湿度为50%，干球温度为20℃。试用I-H图求解： （a）水气分压p； （b）湿度H； （c）焓I； （d）露点td；

（e）湿球温度tW； （f）如将含500kg/h干空气的湿空气预热至117℃，求所需热量Q。 解：见本题附图。

?0=50%，由已知条件：pt=101.3kPa，

t0=20℃在I-H图上定出湿空气状态A点。

（a）水气分压：由图A点沿等H线向下交水气分压线于C，在图右端纵坐标上读得p=1.2kPa。

（b）湿度H：由A点沿等H线交水平辅助轴于点H=0.0075kg水/kg绝干空气。 （c）焓I：通过A点作斜轴的平行线，读得I0=39kJ/kg绝干空气。 （d）露点td：由A点沿等H线与?=100%饱和线相交于B点，由通过B点的等t线读得td=10℃。

（e）湿球温度tW（绝热饱和温度tas）：由A点沿等I线与?=100%饱和线相交于D点，由通过D点的等t线读得tW=14℃（即tas=14℃）。 （f）热量Q：因湿空气通过预热器加热时其湿度不变，所以可由A点沿等H线向上与t1=117℃线相交于G点，读得I1=138kJ/kg绝干空气（即湿空气离开预热器时的焓值）。含1kg绝干空气的湿空气通过预热器所获得的热量为：

Q′=I1-I0=138-39=99kJ/kg

每小时含有500kg干空气的湿空气通过预热器所获得的热量为： Q=500Q′=500×99=49500kJ/h=13.8kW

通过上例的计算过程说明，采用焓湿图求取湿空气的各项参数，与用数学式计算相比，不仅计算迅速简便，而且物理意义也较明确。

【例7-3】 今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%。 试求：（a）水分蒸发量W；

（b）空气消耗量L、单位空气消耗量l；

解（a）水分蒸发量W

已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，则

Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/h

w10.3X???0.429 11?w11?0.3 X2?w20.04??0.042 1?w21?0.04 W=Gc（X1-X2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg水/h （b）空气消耗量L、单位空气消耗量l

由I-H图中查得，空气在t=15℃，?=50%时的湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气。

在t2=45℃，?2=80%时的湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气。 空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。

WW216.7L????4610kg绝干空气

H2?H1H2?H00.052?0.005/h

11??21.3kg干空气/kg水 l?H2?H00.052?0.005（c）风量V 用式（7-14）计算15℃、101.325kPa下的湿空气

比容为

vH??0.773?1.244H0?15?273273

288 ??0.773?1.244?0.005??

273 =0.822m3/kg绝干空气

V=LvH=4610×0.822=3789.42m3/h 用此风量选用鼓风机。

【例7-4】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1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 先按式（7-27）计算绝干空气消耗量，即 L?W

H2?H1 ①求W

绝干物料Gc=G2?250?248kg绝干料/h

1?X21?0.01 W=Gc（X1-X2）=248（0.15-0.01）=34.7kg/h

②求H2 因QL≠0，故干燥操作为非绝热过程，空气离开干燥器的状态参数不能用等焓线去寻求，下面用解析法求解。

当t0=15℃、H0=0.0073kg/kg绝干空气时，

I1=（1.01+1.88H0）t0+r0H0=34kJ/kg绝干空气

当t1=90℃、H1=H0=0.0073kg/kg绝干空气时，同理可得I1=110kJ/kg绝干空气。

I1′=csθ1+X1cwθ1=1.156×15+0.15×4.187×15=26.76kJ/kg绝干料

同理 I2′=1.156×40+0.01×4.187×40=47.91kJ/kg绝干料

围绕本例附图1的干燥器作焓衡算，得 LI1+GcI1′=LI2+GcI2′+QL 或 L（I1-I2）=Gc（I2′-I1′）+QL

将已知值代入上式，得

L（110-I2）=248（47.91-26.76）+3.2×3600

或 L（110-I2）=16770 (a)

根据式（7-11）可以写出空气离开干燥器时焓的计算式为 I2=（1.01+1.88H2）t2+2490H2

或 I2=（1.01+1.88H2）×50+2490H2=50.5+2584H2 （b）

绝干空气消耗量L=

W34.7 （c） ?H2?H1H2?0.0073联立式（a）、式（b）及式（c），解得

H2=0.02055kg/kg绝干空气 I2=103.6kJ/kg绝干空气 L=2618.9kg绝干空气/h

（2）预热器消耗的热量Qp用式（7-29）计算，即

Qp=L（I1-I0）=2618.9（110-34）=199000kJ/h=55.3kW

（3）干燥系统的热效率η 若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则用式（7-35）计算干燥系统的热效率，即

??W?2490?1.88t2??100%

Q 因QD=0，故Q=Qp，因此

W?2490?1.88t2?34.7?2490?1.88?50? ???100%??100%?45.1%

Q199000

【例7-5】 有一间歇操作干燥器，有一批物料的干燥速率曲线如图7-14所示。若将该物料由含水量w1=27%干燥到w2=5%（均为湿基），湿物料的质量为200kg，干燥表面积为0.025m2/kg干物料，装卸时间τ′=1h，试确定每批物料的干燥周期。

解 绝对干物料量 Gc′=G1′（1-w1）=200×（1-0.27）=146kg 干燥总表面积 S=146×0.025=3.65m2 将物料中的水分换算成干基含水量 最初含水量X1?w1?0.27?0.37kg水/kg干物料

1?w11?0.27 最终含水量X2?w20.05??0.053kg水/kg干物料 1?w21?0.05由图7-15中查到该物料的临界含水量Xc=0.20kg水/kg干物料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg干物料，由于X2＜Xc，所以干燥过程应包括恒速和降速两个阶段，各段所需的干燥时间分别计算。 a.恒速阶段τ1

由X1=0.37至Xc=0.20，由图7-15中查得U0=1.5kg/（m2·h） ?1??Gc?X1?Xc??146??0.37?0.20??4.53h U0S1.5?3.65b.降速阶段τ2

由Xc=0.20至X2=0.053，X*=0.05代入式（7-42），求得

U01.52

K???10 Xkg/(m·h)

Xc?X*0.20?0.05Xc?X*?Gc1460.20?0.05ln?ln?15.7h ?2?*KXSX2?X10?3.650.053?0.05c.每批物料的干燥周期τ

τ=τ1+τ2+τ′=4.53+15.7+1=21.2h

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