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12.340k

2、Pa。当空气被加热时,湿度并没有变化,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.

3、0256kg/kg绝干气,试求该湿空气的露点td、绝热饱和温度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

4、-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,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

5、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1

6、17kJ/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

7、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%(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=1

8、kg/m2.h=1/(0.2-0.05)=20/3=

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