5-1下列三种空气作为干燥介质,问采用何者干燥推动力最大?何者最小? 为什么? (1)t=60℃,X=0.015kgkg千空气 (2)t=70℃,X=0.040kgkg千空气 (3)t=80℃,X=0.045kg/kg千空气 解:要知道各情况下空气干燥推动力大小,其实质是求解相对湿度 (0622+X)p 温度分别为=60℃,≠=70℃,=80℃时,饱和水蒸气分压分别为 163kPa,31.1567kPa473465kPa。湿空气总压为1标准大气压。 0.015×101.325 1 ≈1198% (0622+X)Pn(062+0015)×199163 0.040×101.325 (0622+X)Pn(0622+0040)×31.15671965% 0.045×101.325 03=0621+x)p(0622005)×4731441 结论:(1)的干燥推动力最大,(2)最小
1 5-1 下列三种空气作为干燥介质，问采用何者干燥推动力最大？何者最小？ 为什么？ ⑴ t=60℃，X=0.015kg/kg干空气 ⑵ t=70℃，X=0.040kg/kg干空气 ⑶ t=80℃，X=0.045kg/kg干空气 解：要知道各情况下空气干燥推动力大小，其实质是求解相对湿度。 (0.622 ) sv Xp X p = + 查表，当温度分别为t=60℃, t=70℃, t=80℃时，饱和水蒸气分压分别为 19.9163kPa,31.1567kPa,47.3465kPa。湿空气总压为1标准大气压。 ( ) ( ) 1 0.015 101.325 11.98% 0.622 0.622 0.015 19.9163 sv Xp X p = = + + ( ) ( ) 2 0.040 101.325 19.65% 0.622 0.622 0.040 31.1567 sv Xp X p = = + + ( ) ( ) 3 0.045 101.325 14.44% 0.622 0.622 0.045 47.3465 sv Xp X p = = + + 结论： ⑴的干燥推动力最大， ⑵ 最小
5-2已知大气压强为0.1Mpa,温度为30℃,露点温度为20℃,求空气的 →相对湿度、含湿量、焓、水蒸气分压 解:含湿量X与p(温度露点t时的饱和水蒸气分压)满足以下关系 X=0622-Pd 2.3379×10 =0.622 ≈0.015kg水蒸气/kg干空气 p-psd 0.1×10°-2.3379×10 查表,当温度为t=30℃时,饱和水蒸气分压为42430kPa。 0.015×0.1×10 ≈55.50% 0622+X)p(0622+0015)×42430×10 湿空气的焓 h=(ca+cX)t+yX=cnt+yX=(1.005+1.85X)+2501X =(100580130+230056501g空气 水蒸气分压: P,_P1 100% Ps p P,=9p=55.50%×42430≈23549kPa
2 5-2 已知大气压强为0.1Mpa，温度为30℃，露点温度为20℃，求空气的 相对湿度、含湿量、焓、水蒸气分压。 解：含湿量X与psd(温度露点td时的饱和水蒸气分压)满足以下关系： 3 6 3 2.3379 10 0.622 0.622 0.015 0.1 10 2.3379 10 sd sd p X kg kg p p = = − − 水蒸气/ 干空气 ( ) ( ) 6 3 0.015 0.1 10 55.50% 0.622 0.622 0.015 4.2430 10 sv Xp X p = = + + 查表，当温度为t=30℃时，饱和水蒸气分压为4.2430kPa。 湿空气的焓： 0 0 ( ) (1.005 1.85 ) 2501 a v w h c c X t X c t X X t X = + + = + = + + = + + (1.005 1.85 0.015 30 2501 0.015 68.50 / ) kJ kg干空气 水蒸气分压： = = 100% sv v sv v p p 55.50% 4.2430 2.3549 v sv p p kPa = =
5-3将干球温度27℃,露点为22℃的空气加热到80℃,试求加热前后空气的 相对湿度的变化量。 解:湿空气在露点温度下处于饱和状态,其湿含量保持不变,查表得匚=20℃ 和t=25℃饱和水蒸气的分压为23379kPa和3.1674kPa。则22C时的饱和水 蒸气的分压为: =p20,(22-20 P (25-20)m-P)=2607 X=0622pa=0622266970017kg水蒸气/kg干空气 p-psd 101.325-2.6697 查表,25℃、t30℃和t80℃饱和水蒸气的分压为3.1674kPa 4.2430kPa和47.3465kPa。 27-25 (30-25) (p20-m2)≈35976Pa 0.017×101.325 74.93% (0622+X)Pn(0622+0017)×35976 △q=q27-930 0.017×101325 5.69% 69.2490 0622+X)pn(0622+0017)×473465
3 5-3 将干球温度27℃，露点为22℃的空气加热到80℃，试求加热前后空气的 相对湿度的变化量。 解：湿空气在露点温度下处于饱和状态，其湿含量保持不变，查表得t=20℃ 和 t=25℃ 饱和水蒸气的分压为2.3379kPa和3.1674kPa。则t=22℃时的饱和水 蒸气的分压为： 2.6697 0.622 0.622 0.017 101.325 2.6697 sd sd p X kg kg p p = = − − 水蒸气/ 干空气 ( ) ( ) ( ) 20 25 20 22 20 2.6697 25 20 sd sv sv sv p p p p kPa − = + − = − ( ) ( ) 27 0.017 101.325 74.93% 0.622 0.622 0.017 3.5976 sv Xp X p = = + + 查表，t=25℃、 t=30℃和t=80℃饱和水蒸气的分压为3.1674kPa 、 4.2430kPa和47.3465kPa 。 ( ) ( ) ( ) 27 25 30 25 27 25 3.5976 30 25 sv sv sv sv p p p p kPa − = + − − ( ) ( ) 80 0.017 101.325 5.69% 0.622 0.622 0.017 47.3465 sv Xp X p = = + + 27 80 69.24% = − =
5-5将20℃,(=15散新鲜空气与50℃,2=体混合, 且mn=50kg/fmn2=20kg/新鲜空气和废气的比热相同,求混合后气体 的相对湿度、焓。如将混合气体加热到102℃该气体的相对湿度和焓为多 少? 解:查表,为20℃和50℃饱和水蒸气分压为23379kPa和12338kPa。 已知a=159 809 X1=0.62291p 15%×2.3379 0.622× 101.325-15%×2.3379 ≈0.002kg水蒸气/kg千空气 P-piPs x2=06229P 80%×12.3338 0.622× ≈0067kg水蒸气/kg干空气 p-p2p 101.325-80%×12.3338 h=(ca+cX1)41+y0Xx1=cn1+%X1=(1.005+1.85X1)1+2501X1 =(105+1.85×0002)×20+2501×002≈2511/kg千空气 h2=(Ca+c,X2)2+y0X2=cn2+10X2=(1.005+185X2)2+2501X2 =(1005+185×0067)×50+2501×067≈22402/kg千空气 4
4 5-5 将20℃， 的新鲜空气与50℃， 的热气体混合， 且 ， ，且新鲜空气和废气的比热相同，求混合后气体 的相对湿度、焓。如将混合气体加热到102℃该气体的相对湿度和焓为多 少？ 1 =15% 2 = 80% m kg s a 50 / 1 = m kg s a 20 / 2 = 解：查表,t为20℃和50℃饱和水蒸气分压为2.3379kPa 和12.3338kPa 。 已知 1 =15% 和 2 = 80。% 1 1 1 15% 2.3379 0.622 0.622 0.002 101.325 15% 2.3379 sv sv p X kg kg p p = = − − 水蒸气/ 干空气 2 2 2 80% 12.3338 0.622 0.622 0.067 101.325 80% 12.3338 sv sv p X kg kg p p = = − − 水蒸气/ 干空气 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 ( ) (1.005 1.85 ) 2501 a v w h c c X t X c t X X t X = + + = + = + + 2 2 2 0 2 2 0 2 2 2 2 ( ) (1.005 1.85 ) 2501 a v w h c c X t X c t X X t X = + + = + = + + = + + (1.005 1.85 0.002 20 2501 0.002 25.11 / ) kJ kg干空气 = + + (1.005 1.85 0.067 50 2501 0.067 224.02 / ) kJ kg干空气
混合后: 50 X X,+ X 1×0×00120 ×0067≈0.020kg水蒸气/kg千空气 m.;+ m,+m 50+20 h,+ h2=2×251+×22402≈81.94/k千空气 m +m 2 m,+m 将混合气体加热到102℃时:湿空气中水蒸气所能达到的最大分压是湿空 气的总压 Xsp P 3.12 02(0622+X3)pn(0622+X3)p ha2=(ca+c1X3)1+y0X3=cn1m+yk3=(1.005+1.85X3)1a2+2501X3 (1.005+1.85×0020)×102+2501×0020≈15630//kg千空气
5 混合后： 1 2 3 1 2 1 2 1 2 50 20 0.002 0.067 0.020 50 20 50 20 a a a a a a m m X X X kg kg m m m m = + = + + + + + 水蒸气/ 干空气 1 2 3 1 2 1 2 1 2 5 2 25.11 224.02 81.94 / 7 7 a a a a a a m m h h h kJ kg m m m m = + = + + + 干空气 将混合气体加热到102℃时：湿空气中水蒸气所能达到的最大分压是湿空 气的总压。 ( ) ( ) 3 3 102 3 3 3.12% 0.622 0.622 sv X p X p X p X p = = + + 102 3 102 0 3 102 0 3 3 102 3 ( ) (1.005 1.85 ) 2501 a v w h c c X t X c t X X t X = + + = + = + + = + + (1.005 1.85 0.020 102 2501 0.020 156.30 / ) kJ kg干空气
5-8一理想干燥器在总压为100kPa下,将湿物料水分由50%干燥至1%,湿 ●物料的处理量为20kgs。室外大气温度25℃,湿含量为0.005kg水/kg干空气, 经预热后送入干燥器。废气排出温度为50℃,相对湿度60%。试求:(1)空 气用量;(2)预热温度;(3)干燥器的热效率。 解:(1)干物料的处理量 m=m1(1-Xx)=20×(1-0.5)=10kg千料/s 湿物料进、出干燥器的干基含水量 0.5 1-X,1-0 lkg/kg干料 X 0.01 =0.01010kg/kg干料 1-X)1-0.01 干燥过程蒸发水分mn=m(X-X2)=10×(1-0.01010)=9899kg/s 空气进入干燥器时X1=X0=000591千气 空气离开干燥器时的状态12=50℃,q2=60%,查表P0=12.338Pa X=06)92Bx 60%×12.3338 0.622 ≈0050kg水蒸气/kg干空气 P-92P 100-60%×12.3338
6 5-8 一理想干燥器在总压为100kPa下，将湿物料水分由50%干燥至1%，湿 物料的处理量为20kg/s。室外大气温度25℃，湿含量为0.005kg水/kg干空气， 经预热后送入干燥器。废气排出温度为50℃，相对湿度60%。试求：⑴空 气用量；⑵预热温度；⑶干燥器的热效率。 解：（1）干物料的处理量 0 1 1 (1 ) 20 (1 0.5) 10 / w m m X kg s = − = − = 干料 湿物料进、出干燥器的干基含水量 1 1 1 0.5 1 / 1 1 0.5 w d w X X kg kg X = = = − − 干料 2 2 2 0.01 0.01010 / 1 1 0.01 w d w X X kg kg X = = = − − 干料 干燥过程蒸发水分 0 1 2 ( ) 10 (1 0.01010) 9.899 / d d m m X X kg s w = − = − = 空气离开干燥器时的状态 t 2=50℃， 2 = 60% ，查表 50 12.3338 sv p kPa = 50 2 2 50 2 60% 12.3338 0.622 0.622 0.050 100 60% 12.3338 sv sv p X kg kg p p = = − − 水蒸气/ 干空气 空气进入干燥器时 1 0 X X kg kg = = 0.005 / 干空气
三→干燥过程干空气用量 9.899 X,-X,0.050-0.00 =21998kg千空气/ 对应湿空气用量为 V(1+X0)=21998×(1+0005=2208kg空气/s 2)求预热温度 无外加热源的物料干燥过程可以看作是绝热加湿过程。绝热加湿过程中 湿空气的焓保持不变 空气离开干燥器时的焓 h2=(1.005+1.85X2)t2+2501X2 空气,(1.005+185×0050×50+2501×0050=180/kg干空气 入干燥器时的焓 h2=(1005+1.85X1)1+2501x1 4=,h-2501x1 1005+41:35X1k=2-=2501X1 180-2501×0.005 ≈165℃C ,=h 1.005+1.85X11.005+1.85×0.005
7 干燥过程干空气用量 2 1 9.899 219.98 / 0.050 0.005 mw V kg s X X = = = − − 干空气 对应湿空气用量为 V X kg s (1 219.98 1 0.005 221.08 / + = + = 0 ) ( ) 空气 ⑵求预热温度 无外加热源的物料干燥过程可以看作是绝热加湿过程。绝热加湿过程中， 湿空气的焓保持不变。 空气离开干燥器时的焓 2 2 2 2 (1.005 1.85 ) 2501 (1.005 1.85 0.050) 50 2501 0.050 180 / h X t X kJ kg = + + = + + = 干空气 空气进入干燥器时的焓 1 1 1 1 h X t X = + + (1.005 1.85 ) 2501 1 1 1 1 2501 1.005 1.85 h X t X − = + 2 1 h h = 2 1 1 1 2501 180 2501 0.005 165 1.005 1.85 1.005 1.85 0.005 h X t X − − = = + + ℃
(3)干燥器的热效率 Q1+Q2 100% Q1=m(2492+182-4.187m) ≈m0Cm2 Q=Q4+ Th,+2 tVh +moCmt+o +moMl+ c=10094185X @+o 9.899×(2492+1.8850-4187×25)+10×(1005185×0005)(50-25) 10[(1005185×005)×50-(1005+1.85×0005)×25
8 ⑶干燥器的热效率 1 2 100% + = Q Q Q t (2492 1.88 4.187 ) 1 w 2 m1 Q = m + t − t 2 0 2 2 1 ( ) Q m c t t − m m m Vh0 + Qp =Vh1 Vh m c t Q Vh m c t Q 1 0 1 1 2 0 2 2 + + = + + m d m L Q Q Q = +d p c X = + 1.005 1.85 ( ) ( )( ) ( ) ( ) 1 2 9.899 2492 1.88 50 4.187 25 10 1.005 1.85 0.005 50 25 10 1.005 1.85 0.05 50 1.005 1.85 0.005 25 t d Q Q Q + = + − + + − = + − +
5-10在恒定干燥条件下,将物料由含水量0.33kg(kg干料)干燥到 0.0kg/(kg千料)需要h,若继续干燥至007kg/(kg干料),还需要多少 时间?已知物料的临界含水量为0.16kg/(kg干料),平衡含水量为0.05kg (kg干料)。设降速阶段的干燥速率与自由含水量成正比 解:(1)由于H1>X>Y2,物料含水量从X下降Y2到经历等速干燥和降 速干燥两个阶段 m、(X1-X)、X1-X0.33-016 JA 0.161846 X In 0.16×ln 0.09 τ1=4.54h .XX In τ=246h FO) z1+22=7h (2)继续干燥所需要的时间 设物料从临界含水量Xe,干燥至X3=007kgkg千料所需时间为τ3,则 In x0.16 007≈144口 1.44 0.16 L2 In 9 继续干燥所需要的时间 T,=0.44z=0.44×2.46≈1.08h
9 5-10 在恒定干燥条件下，将物料由含水量0.33kg/（kg干料）干燥到 0.09kg/（kg干料）需要7h，若继续干燥至0.07kg/（kg干料），还需要多少 时间？已知物料的临界含水量为0.16kg/（kg干料），平衡含水量为0.05kg/ （kg干料）。设降速阶段的干燥速率与自由含水量成正比。 解：（1）由于X1＞Xc＞X2，物料含水量从X1下降X2到经历等速干燥和降 速干燥两个阶段 （2）继续干燥所需要的时间 设物料从临界含水量Xc，干燥至X3=0.07kg/kg干料所需时间为τ3，则 A c j X X F m ( ) 0 1 1 − = 2 0 2 ln ( ) X X F j m X c A c 恒 = 1 1 2 2 0.33 0.16 1.846 0.16 ln 0.16 ln 0.09 c c c X X X X X − − = = 1 2 = + = 7h τ1=4.54 h τ2=2.46 h 3 3 2 2 0.16 ln ln 0.07 1.44 0.16 ln ln 0.09 c c X X X X = = 3 2 =1.44 继续干燥所需要的时间： 3 2 2 − = = 0.44 0.44 2.46 1.08h