柴诚敬习题答案11第十一章 固体物料的干燥解读.docx
《柴诚敬习题答案11第十一章 固体物料的干燥解读.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《柴诚敬习题答案11第十一章 固体物料的干燥解读.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
柴诚敬习题答案11第十一章固体物料的干燥解读
第十一章固体物料的干燥习题解答
1.已知湿空气的总压力为100kPa，温度为50℃，相对湿度为40%，试求
（1）湿空气中的水汽分压；
（2）湿度；（3）湿空气的密度。
解：
（1）湿空气的水汽分压
由附录查得50℃时水的饱和蒸气压，故
（2）湿度
（3）密度
m3湿空气/kg绝干气
密度
2．常压连续干燥器内用热空气干燥某湿物料，出干燥器的废气的温度为40℃，相对湿度为43%，试求废气的露点。
解：
由附录查得40℃时水的饱和蒸气压，故湿空气中水汽分压为
查出时的饱和温度为25.02℃，此温度即为废气露点。
3.在总压101.3kPa下，已知湿空气的某些参数。
利用湿空气的H–I图查出附表中空格项的数值，并绘出分题4的求解过程示意图。
习题3附表
序
号
湿度
kg/kg绝干气
干球温度
/℃
湿球温度
℃
相对湿度
%
焓kJ/kg绝干气
水汽分压
kPa
露点
℃
1
（0.02）
86
（35）
5
140
3
23
2
（0.03）
79
37
11
（160）
4.2
30
3
（0.04）
86
42
（10）
193
6
35
4
（0.05）
（60）
42
37
192
7.5
38.5
解：
附表中括号内的数为已知，其余值由H-I图查得。
分题4的求解过程示意图略。
4.将、绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的、绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：
3。
试求
（1）混合气体的温度、湿度、焓和相对湿度；
（2）若后面的干燥器需要相对湿度10%的空气做干燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度？
解：
（1）对混合气列湿度和焓的衡算，得
（a）
（b）
当℃、绝干气时，空气的焓为
当℃、绝干气时，空气的焓为
将以上值代入式（a）及式（b）中，即
分别解得：
kg/kg绝干气
kJ/kg绝干气
由
得℃
混合气体中的水汽分压
解出
℃时水的饱和蒸汽压为
所以混合气体的相对湿度为
（2）将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10%
故
查水蒸气表知此压力下的饱和温度为76.83℃。
故应将此混合气加热至76.83℃。
5．干球温度为20℃、湿度为0.009kg水／kg绝干气的湿空气通过预热器加热到80℃后，再送至常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：
（1）1m3原湿空气在预热过程中焓的变化；
（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。
解：
（1）1m3原湿空气在预热器中焓的变化。
当℃、kg/kg绝干气时，由图11-3查出kJ/kg绝干气。
当℃、kg/kg绝干气时，由图11-3查出kJ/kg绝干气。
故1kg绝干空气在预热器中焓的变化为：
原湿空气的比体积：
故1m3原湿空气焓的变化为；
（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分。
由℃、kg/kg绝干气在H-I图上确定空气状态点，由该点沿等I线向右下方移动与线相交，交点为离开干燥器时空气的状态点，由该点读出空气离开干燥器时的湿度kg/kg绝干气。
故1m3原空气获得的水分量为：
6.用4题
（1）的混合湿空气加热升温后用于干燥某湿物料，将湿物料自湿基含水量0.2降至0.05，湿物料流量为1000kg/h，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。
试求
（1）新鲜空气耗量；
（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓；（3）预热器的加热量。
解：
（1）新鲜空气耗量
蒸发水量
绝干空气用量
新鲜空气用量
（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓
由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等。
将kg/kg绝干气代入，解出：
℃
所以，进入干燥器的湿空气的温度为57.54℃，焓为127.6kJ/kg绝干气。
（3）预热器的加热量
7．在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l000kg/h，温度为20℃，含水量为4％（湿基，下同），要求干燥后产品的含水量不超过0.5％，物料离开干燥器时温度升至60℃，湿物料的平均比热容为3.28kJ／（kg绝干料．℃）。
空气的初始温度为20℃，相对湿度为50％，将空气预热至100℃进干燥器，出干燥器的温度为50℃，湿度为0.06kg/kg绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10％计。
试求
（1）计算新鲜空气的消耗量；
（2）预热器的加热量Qp；（3）计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数；（4）干燥系统的热效率。
解：
（１）新鲜空气消耗量，即
绝干物料
所以
20℃时空气的饱和蒸汽压为
（2）预热器的加热量Ｑp，用式11-31计算Ｑp，即
（3）加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数
加热物料耗热
总耗热量
加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数：
（4）干燥器的热效率，若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则用式11-37计算干燥系统的热效率。
8.用通风机将干球温度、焓绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到后进入连续逆流操作的理想干燥器内，空气离开干燥器时相对湿度。
湿物料由含水量被干燥至含水量，每小时有9200kg湿物料加入干燥器内。
试求
（1）完成干燥任务所需的新鲜空气量；
（2）预热器的加热量；（3）干燥器的热效率
解：
（1）新鲜空气耗量
绝干物料流量
根据℃、kJ/kg绝干气，求出kg/kg绝干气
根据℃、，求出kJ/kg绝干气
理想干燥器，所以绝干气
（a）
（b）
设温度，查水蒸气表得相应的饱和蒸汽压ps，由（a）式求湿度，再代入（b）式反求温度，若与初设值一致，计算结束。
若与初设值不一致，则需重复以上步骤。
解得：
，对应的饱和温度为：
℃
，绝干气
绝干空气消耗量
新鲜空气消耗量
（2）预热器的加热量
（3）干燥器的热效率
本题亦可利用图求。
9.在一常压逆流的转筒干燥器中，干燥某种晶状的物料。
温度、相对湿度=55%的新鲜空气经过预热器加热升温至后送入干燥器中，离开干燥器时的温度。
预热器中采用180kPa的饱和蒸汽加热空气，预热器的总传热系数为85W/（m2·K），热损失可忽略。
湿物料初始温度℃、湿基含水量=0.037；干燥完毕后温度升到＝60℃、湿基含水量降为=0.002。
干燥产品流量=1000kg/h，绝干物料比热容绝干料·℃），不向干燥器补充热量。
转筒干燥器的直径D=1.3m、长度Z=7m。
干燥器外壁向空气的对流—辐射联合传热系数为35kJ/（m2·h·℃）。
试求
（1）绝干空气流量；
（2）预热器中加热蒸汽消耗量；（3）预热器的传热面积。
解：
（1）绝干空气流量
绝干物料流量
水分蒸发量
查出25℃时水的饱和蒸气压为3168.4Pa，故新鲜空气的湿度为：
对干燥器做水分的衡算，取为1h基准，得：
（a）
对干燥器做热量衡算得：
其中
题给kJ/（kg绝干料·℃）
题给kJ/（m2·h·℃）
∴
将以上诸值代入热量衡算式，得：
整理得（b）
联立式（a）和式（b），解得
kg/kg绝干气
kg绝干气/h
（2）预热器中加热蒸气消耗量
加热蒸气压强为180kPa，查出相应的汽化热为2214.3kJ/kg，T=116.6℃。
预热器中消耗热量的速率为：
其中
∴
加热蒸气消耗量=kg/h
（3）预热器的传热面积
10．采用常压并流干燥器干燥某种湿物料。
将20℃干基含水量为0.15的某种湿物料干燥至干基含水量为0.002，物料出干燥器的温度是40℃，湿物料处理量为250kg/h，绝干物料的比热容为1.2kJ/（kg绝干料·℃）。
空气的初始温度为15℃，湿度为0.007kg水/kg绝干气，将空气预热至100℃进干燥器，在干燥器内，空气以一定的速度吹送物料的同时对物料进行干燥。
空气出干燥器的温度为50℃。
干燥器的热损失3.2kW。
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；（4）若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10℃，试分析物料是否会返潮。
解：
（1）新鲜空气消耗量
对非理想干燥器，，需联解物料衡算和热量衡算方程求出。
由物料衡算式
得
（a）
由热量衡算式
其中：
代入上式，得
（b）
联解（a）式和（b）式，得
kg/kg绝干气，
新鲜空气消耗量为
（2）单位时间内预热器消耗的热量Ｑp
kJ/h=45.90kW
（3）干燥器的热效率
（4）若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10℃，物料是否会返潮
用图查，下，空气的露点为26℃，而物料降温10℃后为30℃，所以物料应该不会返潮。
11．对10kg某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在1.0m1.0m的浅盘中，温度=75℃，湿度=0.018kg/kg绝干气的常压空气以2m/s的速度垂直穿过物料层。
现将物料的含水量从=0.25kg/kg绝干物料干燥至=0.15kg/kg绝干物料，试求
（1）所需干燥时间；
（2）若空气的t、H不变而流速加倍，干燥时间如何改变？
（3）若物料量加倍，而浅盘面积不变，所需干燥时间又为多少？
（假设三种情况下干燥均处于恒速干燥阶段。
）
解：
（1）恒速段干燥速率
由空气℃，kg/kg绝干气，查图得℃，相应水的汽化热，空气对物料的对流传热系数：
湿空气的质量速度：
湿空气密度：
湿空气比体积：
恒速干燥段时间：
（2）空气气速加倍后
kg/（m2·s）
kg绝干料/m2，不变
恒速干燥时间：
（3）物料加倍后，加倍
12．在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验。
已知物料的干燥面积为0.2m2，绝干物料质量为15kg，干燥时间无限长时物料可被干燥至15.3kg。
假设在实验范围内，物料的干燥速率与含水量呈线性关系。
实验测得将湿物料从30.0kg干燥至24.0kg需要0.2h。
试求在相同干燥条件下，将湿物料由30.0kg干燥至17kg需要多少时间。
解：
设干燥速率与物料含水量之间的关系为：
（a）
因为
时，
据题意
代入（a）式，得
所以
分离变量积分，得
将，代入
得
所以，当时
13.某湿物料经过5.0h恒定条件下的干燥后，含水量由＝0.35kg/kg绝干料降至=0.12kg/kg绝干料，已知物料的临界含水量＝0.15kg/kg绝干料、平衡含水量＝0.04kg水分/kg绝干料。
假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量（）成正比。
若在相同的干燥条件下，要求将物料含水量由＝0.35kg水分/kg绝干料降至'=0.06kg水分/kg绝干料，试求所需的干燥时间。
解：
恒速干燥阶段干燥时间：
降速干燥阶段干燥速率与物料的自由含水量（—）成正比，因此，
临界点处：
升级会员 