化工原理(干燥部分)习题与解题指导

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1、第八章干燥【例题与解题指导】【例5-1】某常压空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg/kg绝干气，试求：（1）相对湿度、水汽分压、比容、比热容及焓；（2）若将上述空气在常压下加热到50℃，再求上述各性质参数。解：（1）30℃时的性质相对湿度由手册查得30℃时水的饱和蒸汽压ps＝4.2464kPa。用式5-5求相对湿度，即将数据带入解得水汽分压比容由式5-6求比容，即=0.8926m3湿空气/kg绝干气比热容由式5-7a求比热容，即 焓用式5-8ｂ求湿空气的焓，即kJ/kg绝干气（2）50℃时的性质参数相对湿度查出50℃时水蒸汽的饱和蒸汽压为12.340kPa。当空气被加热时，湿度并

2、没有变化，若总压恒定，则水汽的分压也将不变，故水汽分压　　因空气湿度没变，故水汽分压仍为4.004kPa。比容　　　因常压下湿空气可视为理想气体，故50℃时的比容为m3湿空气/kg绝干气比热容　　由式5-7知湿空气的比热容只是湿度的函数，因此，湿空气被加热后，其比热容不变，为1.058kJ／(kg绝干气·℃)。焓　　kJ/kg绝干气由上计算可看出，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内，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。【例5-2】常压下湿空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg／kg绝干气，试求该湿空气的露点td、绝热饱

3、和温度ｔas和湿球温度tw。解：露点td将湿空气等湿冷却到饱和状态时的温度为露点，由式5-16可求出露点温度下的饱和蒸汽压解得=4.004kPa查出该饱和蒸汽所对应的温度为28.7℃，此温度即为露点。绝热饱和温度由式5-14计算绝热饱和温度，即由于Ｈas是的函数，故用上式计算时需试差。其计算步骤为①设=29.21℃②用式5-3求温度下的饱和湿度Ｈas，即查出29.21℃时水的饱和蒸汽压为4054Pa，汽化潜热为2425.48kJ/kg，故kg／kg绝干气③用式5-7a求ｃH，即kJ/(kg.℃)④用式5-14核算。℃故假设=29.21℃可以接受。湿球温度tw　用式5-12计算湿球温度，

4、即与计算tas一样，用试差法计算tw，计算步骤如下:①假设tw=29.21℃②对空气～水系统，。③查出29.21℃水的汽化热为2425.48kJ/kg。④前面已算出29.21℃时湿空气的饱和湿度为0.02593kg/kg绝干气．⑤用式5-12核算tw，即℃与假设的29.21℃很接近，故假设正确。计算结果证明，对于水蒸汽～空气系统，＝tw由上计算可看出，只要知道湿空气的两个相互独立的参数，其它参数均可求出，但有时需要试差。【例5-3】试应用图确定（1）例5-1中30℃及50℃时湿空气的相对湿度及焓；（2）例5-2中湿空气的水汽分压、露点td、绝热饱和温度ｔas和湿球温度tw。解：（1）如

5、本例附图（a）所示，t＝30℃的等t线和Ｈ=0.0256kg/kg绝干气的等Ｈ线的交点A即为30℃湿空气的状态点。由过点A的等线可确定30℃湿空气的相对湿度为=94%；由过点Ａ的等Ｉ线可确定30℃湿空气的焓为Ｉ=95kJ／kg绝干气。将30℃的湿空气加热到50℃，空气的湿度并没有变化，故t＝50℃的等t线和Ｈ=0.0256kg/kg绝干气的等Ｈ线的交点B即为50℃时湿空气的状态点。由过点Ｂ的等线及等I线可确定50℃时湿空气的相对湿度为32%、焓为117kJ／kg绝干气。（2）如本例附图（b）所示，首先根据t＝30℃、Ｈ=0.0256kg/kg绝干气确定湿空气状态点A。由A点的等Ｈ线与线

6、的交点B所在的蒸汽分压线，可确定水汽分压为p=3800Pa。露点是等湿冷却至饱和时的温度，故由A点的等Ｈ线与=100%线的交于点C所在的等t线，可确定湿空气的露点td为28.5℃。绝热饱和温度是等焓冷却至饱和时的温度，故由过点A的等I线与=100%线的交于点D所在的等t线，可确定绝热饱和温度tas为29℃。查图结果与计算结果比较可知，读图时有一定的误差，但避免了计算时试差的麻烦。【例5-4】已知物料干燥过程干燥时间的计算公式为：恒速阶段降速阶段总干燥时间试解释上述公式中各参数的含义，并根据所给干燥速率曲线，找出对应参数，计算干燥时间。已知湿物料处理量100kg，含水量由20%处理至5%

7、（均为湿基），干燥器的干燥面积为4m2。解：A为干燥面积，G为干基物料质量，U0为临界干燥速率，为物料起始及临界含水量，为最终含水量及平衡含水量。为比例常数。上述公式适于连续干燥器的干燥时间计算。依题意，G=100×（1－0.2）＝80kg，A=4m2W1/（1－W1）＝0.2/（1－0.2）＝0.25W2/（1－W2）＝0.05/（1－0.05）＝1/19由图知，0.2，＝0.05，U0=1kg/m2.h＝1/(0.2－0.05)＝20/3＝