干燥和蒸发习题集

vH?vg?vw?(1Ht?273101.325t?273?)?22.4???(0.287?0.462H)2918273PP

25?273?(0.287?0.462?0.01)?0.8579m3/kg101.3空气用量为V?L?H?10230?0.8579?8776m3/h

讨论：本题考查连续干燥过程的物料衡算，同时考察利用等焓干燥过程求解干燥器出口湿度，要求掌握气体焓的计算公式、掌握湿空气比容的计算方法。

【例8-3】【浙江大学2001年试题】对常压下温度为30℃，湿度为0.01kg水/kg干空气的空气。

试求：（1）该空气的相对湿度及饱和湿度；

（2）若保持温度不变。加入干空气使空气总压上升为303.9kPa（绝对），该空气的相对湿度及饱和湿度有何变化？

（3）若保持温度不变，将常压空气压缩至303.9kPa（绝对），则在压缩过程中每千克干空气可析出多少水？已知30℃水的饱和蒸汽压为4242Pa。 【解】（1）由相对湿度的计算式H?0.622p?p可推出 P?pPH101.3?0.01??1.603kPa

0.622?H0.622?0.01p1.603??37.79% ps4.242??饱和湿度为

HS?0.622?0.622?psP?ps4.242?0.0272kg水/kg干空气101.3?4.242

（2）加入干空气后水汽的分压p和饱和蒸汽压ps不变，??37.79%，故

H?0.622?1.603?0.0033kg水/kg干空气

303.9?1.6034.242?0.0088kg水/kg干空气

303.9?4.242饱和湿度降为

HS?0.622?（3）由HS?0.0088kg水/kg干气可得，在压缩过程中析出的水分为

0.01-0.0088=0.0012kg水/kg干空气

讨论：本题考察干燥过程中相对湿度、饱和湿度的计算，并涉及条件改变时对湿度的影响。

【例8-4】【大连理工大学2002年试题】采用空气为介质干燥某湿物料8500kg/h，使物料的含水量由2.5%降至0.1%（均为湿基）。空气入口温度为25℃、湿度H0=0.01kg水/kg干空气，为降低过程的能耗，空气首先经过废气预热，然后由蒸汽加热至110℃进入干燥器，离开干燥器时空气温度降到70℃，然后，预热空气回收热量后温度降至45℃排出系统，流程如图所示。设过程为理想干燥过程，

试求：（1）脱除水分量及干空气用量；

（2）蒸汽加入热量Qp及回收的热量QR。（CH=1.01+1.88H， I=2490H+CHt）

图8-2 例8-4示意图

【解】已知

w1?0.025,w2?0.001，G1=8500kg/h,t0=250C，t2=1100C，t3=700C,t4=450C，H0=0.01kg水/kg干空气 （1）由已知条件得 X1?w10.025??0.02564kg水/kg干物料 1?w11?0.025X2?w20.001??0.001kg水/kg干物料 1?w21?0.001Gc?G1(1?w1)?8500?(1?0.025)?8288kg干物料/h

蒸发的水量W为

W?Gc(X1?X2)?8288?(0.02564?0.001)?204.2kg/h

新鲜空气加热升温过程湿度不变，即H0＝H1＝H2 理想干燥过程中，气体经历等焓过程的变化，即I2＝I3

I2?（1.01+1.88H0）t2?2492H0?（1.01+1.88?0.01）?110?2492?0.01?138.09kJ/kg干空气

I3?（1.01+1.88H3）t3?2492H3?70.7?2623.6H3

由I2＝I3，可解得H3＝0.02569kg/kg干空气

L??WH3?H0204.2?13015kg干空气/h0.02569?0.01

（2）对空气预热过程作热量衡算

LI0?LI3?Qp?LI2?LI4

I0?（1.01+1.88H0）t0?2492H0?（1.01+1.88?0.01）?25?2492?0.01?50.64kJ/kg干空气

废气余热回收时湿度不变，即H4＝H3

I4?（1.01+1.88H3）t4?2492H3?（1.01+1.88?0.02569）?45?2492?0.02569?111.67kJ/kg干空气

将上述数据代入热量衡算式，得

Qp?L(I4?I0)?13015?(111.67?50.64)?7.943?105kJ/h

回收废气的热量为

QR?L(I3?I4)?13015?(138.09?111.67)?3.439?105kJ/h

讨论：本题考察连续干燥过程的物料衡算、利用等焓干燥过程求解干燥器出口湿度，并考察废气循环情况下预热器热量衡算的计算。

【例8-5】【华中科技大学2005年试题】在常压逆流干燥器中，湿物料的流率为0.1667kg/s，将其由初始含水量为50%，干燥到含水量为9%（均为湿基）。温度为5℃，湿度为0.0005kg水/kg干空气的常压新鲜空气在预热器中被加热到165℃后，送入干燥器；空气离开干燥器时的温度为50℃。该干燥器消耗的热量

比理想干燥时消耗的热量大10%。忽略预热器和干燥器的热损失，干燥器无补充热量。

试求：（1）预热器的热负荷；

（2）空气用量。

湿空气的焓I与湿度的H的关系I=(1.01+1.88H)t+2500H。 【解】已知

w1?0.5，w2?0.09，G1=0.1667kg/s,t0=50C，t1=1650C，t2=500C，H0=0.0005kg水/kg干空气 （1）由已知条件得 X1?X2?w10.5??1.0kg水/kg干物料 1?w11?0.5w20.09??0.0989kg水/kg干物料 1?w21?0.09Gc?G1(1?w1)?0.1667?(1?0.5)?0.08335kg干物料/s

蒸发的水量W为

W?Gc(X1?X2)?0.08335?(1?0.0989)?0.07511kg/s

首先计算理想干燥过程的情况下，此时气体经历等焓过程的变化，即I1＝I2

I1?(1.01+1.88H0)t1?2500H0?（1.01+1.88?0.0005）?165?2500?0.0005?168.06kJ/kg干空气I2?(1.01+1.88H2)t2?2500H2?50.5?2594H2

I1＝I2，可解得H2＝0.04532kg水/kg干空气

L?W0.07511??1.676kg干空气/s

H2?H00.04532?0.0005进干燥器前空气的焓为

I0?(1.01+1.88H0)t0?2500H0?（1.01+1.88?0.0005）?5?2500?0.0005?6.305kJ/kg干空气

理想干燥时预热器的热负荷为

Qp?L(I1?I0)?1.676?(168.06?6.305)?271.1kJ/s

本题中干燥器消耗的热量为理想干燥时的1.1倍，故预热器实际消耗热量为

Q'p?1.1?Qp?1.1?271.1?298.2kJ/s