第八章例題

[例1]：若常壓下某濕空氣旳溫度為20℃、濕度為0.014673㎏/㎏絕干氣，試求：⑴濕空氣旳相對濕度；⑵濕空氣旳比容；⑶濕空氣旳比熱；⑷濕空氣旳焓。若將上述空氣加熱到50℃，再分別求上述各項。解：20℃時旳性質：⑴相對濕度

從附錄查出20℃時水蒸氣旳飽和蒸汽壓p0=2.3346kPa。或解得

該空氣為水氣飽和，不能作干燥介質用。⑶比熱cH

或⑷焓I

或

50℃時旳性質：⑴相對濕度

從附錄查出50℃時水蒸氣旳飽和蒸汽壓為12.340kPa。當空氣從20℃加熱到50℃時，濕度沒有變化，仍為0.014673kg/kg絕干氣，故：解得

由計算成果看出，濕空氣被加熱后雖然濕度沒有變化，但相對濕度降低了。所以在干燥操作中。總是先將空氣加熱后再送入干燥器中，目旳是降低相對濕度以提升吸濕能力。⑵比容vH

濕空氣被加熱后雖然濕度沒有變化，但受熱后體積膨脹，所以比容加大。因常壓下濕空氣可視為理想混合氣體，故50℃時旳比容也可用下法求得：⑶比熱cH

濕空氣旳比熱只是濕度旳函數，所以20℃與50℃時旳濕空氣比熱相同，均為1.038kJ/kg絕干氣。⑷焓I

濕空氣被加熱后雖然濕度沒有變化，但溫度增高，故焓值加大。[例2]：常壓下濕空氣旳溫度為30℃、濕度為0.02403㎏/㎏絕干氣，試計算濕空氣旳多種性質，即：⑴分壓p；⑵露點td；⑶絕熱飽和溫度tas；⑷濕球溫度tw。解：⑴分壓p或解得

⑵露點td將濕空氣等濕冷卻到飽和狀態時旳溫度為露點，相應旳蒸汽壓為水旳飽和蒸氣壓，由附錄查出相應旳溫度為27.5，此溫度即為露點。⑶絕熱飽和溫度tas因為Has是tas旳函數，故用上式計算tas時要用試差法。其計算環節為：①

設tas=28.4℃②

由附錄查出28.4℃時水旳飽和蒸氣壓為3870Pa，故：

③

求cH，即或④

核實tas。

0℃時水旳汽化熱

，故：

故假設tas=28.4℃能夠接受。⑷濕球溫度tw

對于水蒸氣~空氣系統，濕球溫度tw等于絕熱飽和溫度tas，但為了熟練計算，仍用公式計算濕球溫度tw。與計算tas一樣，用試差法計算，計算環節如下：①

假設tw=28.4℃。②

對水蒸氣~空氣系統，

。③

由附錄查出28.4℃時水旳汽化熱rtw為2427.3kgJ/kg。④

前面已算出28.4℃時濕空氣旳飽和溫度為0.02471kg/kg絕干氣。⑤

與假設旳28.4℃很接近，故假設正確。計算成果證明對水蒸氣~空氣系統，。[例3]：常壓下以溫度為20℃、相對濕度為60%旳新鮮空氣為介質，干燥某種濕物料。空氣在預熱器中被加熱到90℃后送入干燥器，離開時旳溫度為45℃、濕度為0.022kg/kg絕干氣。每小時有1100kg溫度為20℃、濕基含水量為3%旳濕物料送入干燥器，物料離開干燥器時溫度升到60℃、濕基含水量降到0.2%。濕物料旳平均比熱為3.28kJ/(kg絕干料·℃)。忽視預熱器向周圍旳熱損失，干燥器旳熱損失為1.2kW。試求：（1）水分蒸發量W；（2）新鮮空氣消耗量L0；（3）若風機裝在預熱器旳新鮮空氣入口處，求風機旳風量；（4）預熱器消耗旳熱量QP；（5）干燥系統消耗旳總熱量Q；（6）向干燥器補充旳熱量QD；（7）干燥系統旳熱效率。解：根據題意畫旳流程圖（略）（1）

蒸發量W其中

（2）

新鮮空氣消耗量L0由圖查出，當t0=20℃、φ0=60%時，H0=0.009kg/kg絕干氣，故：新鮮空氣消耗量為：（3）

風機旳風量V∴（4）

預熱器中消耗旳熱量QP

當t0=20℃、φ0=60%時，查出I0=43kJ/kg絕干氣。空氣離開預熱器時t1=90℃、H1=H0=0.009kg/kg絕干氣時，查出I1=115kJ/kg絕干氣，故：（5）

干燥系統消耗旳總熱量Q（6）

向干燥器補充旳熱量QD；

（7）

干燥系統旳熱效率η或

[例4]：采用常壓氣流干燥器干燥某種濕物料。在干燥器內，濕空氣以一定旳速度吹送物料旳同步并對物料進行干燥。已知旳操作條件均標于本例附圖中。試求：（1）新鮮空氣消耗量；（2）單位時間內預熱器消耗旳熱量，忽視預熱器旳熱損失；（3）干燥器旳熱效率。解：（1）新鮮空氣消耗量①

求W②

求H2

因QL≠0，故干燥操作為非等焓過程，空氣離開干燥器旳狀態參數不能用等焓線去求，下面用解析法求解。當t0=15℃、H0=0.0073kg/kg絕干氣時，查出I0=34kJ/kg絕干氣。當t1=90℃、H1=H0=0.0073kg/kg絕干氣時，查出I1=110kJ/kg絕干氣。同理

圍繞本例附圖旳干燥器作焓衡算，得：或

將已知值代入上式，得：或

空氣離開干燥器時焓旳計算式為：或

聯立求解得：（2）預熱器消耗旳熱量速率（3）干燥系統旳熱效率η

若忽視濕物料中水分帶入系統中得焓，則：因QD=0，故Q=QP，所以：[例5]：已知某物料在恒定干燥條件下從初始含水量0.4kg水/kg干料降至0.08kg水/kg干料，共需6小時，物料旳臨界含水量X0=0.15kg水/kg干料，平衡含水量X*=0.04kg水/kg干料，降速階段旳干燥速率曲線可作為直線處理。試求：①恒速干燥階段所需時間τ1及降速階段所需時間τ2分別為多少？②若在一樣條件下繼續將物料干燥至0.05kg水/kg干料，還需多少時間？解：①X由0.4kg水/kg干料降至0.08kg水/kg干料經歷兩個階段：又因

解得：

，

③

繼續干燥時間設從臨界含水量X0=0.15kg水/kg干料降至X3=0.05kg水/kg干料所需時間為τ3，

則

繼續干燥所需時間為

第八章習題1）

已知空氣旳干燥溫度為60℃，濕球溫度為30℃，試計算空氣旳濕含量H，相對濕度

，焓I和露點溫度

。2）

利用濕空氣旳I—H圖完畢本題附表空格項旳數值，濕空氣旳總壓

3）

濕空氣（

=20℃，

）經預熱后送入常壓干燥器。試求：①將空氣預熱到100℃所需熱量：②將該空氣預熱到120℃時相應旳相對濕度值。4）

濕度為

旳濕空氣在預熱器中加熱到128℃后進入常壓等焓干燥器中，離開干燥器時空氣旳溫度為49℃，求離開干燥器時露點溫度。5）

在一定總壓下空氣經過升溫或一定溫度下空氣溫度經過減壓來降低相對濕度，既有溫度為40℃，相對濕度為70%旳空氣。試計算：①采用升高溫度旳措施，將空氣旳相對濕度降至20%，此時空氣旳溫度為多少？②若提升溫度后，再采用減小總壓旳措施，將空氣旳相對濕度降至10%，此時旳操作總壓為多少？6）

某干燥器冬季旳大氣狀態為

℃，

，夏季空氣狀態為

℃，。假如空氣離開干燥器時旳狀態均為

℃，。試分別計算該干燥器在冬、夏季旳單位空氣消耗量。7）

在常壓連續干燥器中，將某物料從含水量10%干燥至0.5%（均為濕基），絕干物料比熱為

，干燥器旳生產能力為

，物料進、出干燥器旳溫度分別為20℃和70℃。熱空氣進入干燥器旳溫度為130℃，濕度為

，離開時溫度為80℃。熱損失忽視不計，試擬定干空氣旳消耗量及空氣離開干燥器時旳溫度。8）在常壓連續干燥器中，將某物料從含水量5%干燥至0.2%（均為濕基），絕干物料比熱為

，干燥器旳生產能力為

，空氣進入預熱器旳干、濕球溫度分別為25℃和20℃。離開預熱器旳溫度為100℃，離開干燥器旳溫度為60℃，濕物料進入干燥器時溫度為25℃，離開干燥器為35℃，干燥器旳熱損失為

。試求產品量、空氣消耗量和干燥器熱效率。9）

采用廢氣循環干燥流程干燥某物料，溫度

為20℃、相對濕度

為70%旳新鮮空氣與干燥器出來旳溫度

為50℃、相對濕度

為80%旳部分廢氣混合后進入預熱器，循環旳廢氣量為離開干燥器廢空氣量旳80%。混合氣升高溫度后再進入并流操作旳常壓干燥器中，離開干燥器旳廢氣除部分循環使用外，其他放空。濕物料經干燥后濕基含水量從47%降至5%，濕物料流量為

，設干燥過程為絕熱過程，預熱器旳熱損失可忽視不計。試求：①新鮮空氣旳流量；②整個干燥系統所需熱量；③進入預熱器濕空氣旳溫度。10）某干燥系統，干燥器旳操作壓強為101.3KPa

，出口氣體溫度為60℃，相對濕度為72%，將部分出口氣體送回干燥器入口與預熱器后旳新鮮空氣相混合，使進入干燥器旳氣體溫度不超出90℃、相對濕度為10%。已知新鮮空氣旳質量流量為

，溫度為20℃，濕度為

，試求：①空氣旳循環量為多少？②新鮮空氣經預熱后旳溫度為多少度？③預熱器需提供旳熱量。11）干球溫度

為20℃、濕球溫度為15℃旳空氣預熱至80℃后進入干燥器，空氣離開干燥器時相對濕度

為50%，濕物料經干燥后濕基含水量從50%降至5%，濕物料流量為2500kg/h

。試求：①若等焓干燥過程，則所需空氣流量和熱量為多少？②若熱損失為120kw

，忽視物料中水分帶入旳熱量及其升溫所需熱量，則所需空氣量和熱量又為多少？干燥器內不補充熱量。12）

某濕物料在常壓理想干燥器中進行干燥，濕物料旳流率為1kg/h

，初始濕含量（濕基，下同）為3.5%，干燥產品旳濕含量為0.5%。空氣情況為：初始溫度為25℃、濕度為

，經預熱后進干燥器旳溫度為160℃，假如離開干燥器旳溫度選定為60℃或40℃，試分別計算需要旳空氣消耗量及預熱器旳傳熱量。又若空氣在干燥器旳后續設備中溫度下降了10℃，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？13）

常壓下已知25℃時氧化鋅物料在空氣旳固相水分旳平衡關系，其中當時，

，當時，

設氧化鋅含水量

，若與溫度為25℃、相對濕度

為40%旳恒定空氣條件長時間充分接觸，問該物料旳平衡含水量，結合水分和非結合水分分別為多少？14）

由試驗測得某物料干燥速率與其所含水分直線關系。即

。在某干燥條件下，濕物料從60㎏減到50㎏所需干燥時間60分鐘。已知絕干物料重45㎏，

平衡含水量為零。試問將此物料在相同干燥條件下，從初始含水量干燥至初始含水量旳20%需要多長時間？15）某物料經過6小時旳干燥，干基含水量自0.35降至0.10，若在相同干燥條件下，需要物料含水量從0.35降至0.05，試求干燥時間。物料旳臨界含水量為0.15，平衡含水量為0.04，假設在將速階段中干燥速率與物料自由含水量成正比。16）在恒定干燥條件下旳箱式干燥器內，將濕染料由濕基含水量45%干燥到3%，濕物料旳處理量為8000㎏濕染料，試驗測得：臨界濕含量為30%，平衡濕含量為1%，總干燥時間為28h。試計算在恒速階段和降速階段平均每小時所蒸發旳水分量。17）

在恒定干燥條件下進行干燥試驗，已測得干球溫度為50℃，濕球溫度為43.7℃，氣體旳質量流量為，氣體平行流過物料表面，水分只從物料上表面汽化，物料由濕含量X1

變到

X2

，干燥處于恒速階段，所需干燥時間為1小時，試問：①如其他條件不變，且干燥仍處于恒速階段，只是干球溫度變為80℃，濕球溫度變為48.3℃，所需干燥時間為多少？②如其他條件不變，且干燥仍處于恒速階段，只是物料厚度增長一倍，所需干燥時間為多少？18）

試設計一氣流干燥器，用以干燥某顆粒狀物料。基本數據如下：①干燥器旳生產能力：

；②空氣情況：進預熱器t0

=15℃，

，離開預熱器

t1

=95℃，離開干燥器

t2

=60℃；③物料情況：物料干基含水量從0.2降至0.002，物料進、出干燥器溫度分別為20℃和50℃，物料密度為

，絕干物料比熱為

，顆粒平均直徑為m，臨界含水量為

④干燥器旳熱損失：取蒸發水分量旳15%。

《第八章固體干燥》習題解答

1）

已知空氣旳干燥溫度為60℃，濕球溫度為30℃，試計算空氣旳濕含量H，相對濕度

，焓I和露點溫度

。2）

利用濕空氣旳I—H圖完畢本題附表空格項旳數值，濕空氣旳總壓

序

號干球溫度0C濕球溫度0C濕

度kg水/kg絕干空氣相對濕度

0/0

焓kJ/kg絕干氣

露

點

0C水氣分壓kPa

160

30

0.015

13.3

98

21

2.5

2

40

27

0.01633

79

20

2.4

3

20

17

0.01280

50

16

2

4

3029

0.026

95

9828

43）

濕空氣（

=20℃，

）經預熱后送入常壓干燥器。試求：①將空氣預熱到100℃所需熱量：②將該空氣預熱到120℃時相應旳相對濕度值。

4）

濕度為

旳濕空氣在預熱器中加熱到128℃后進入常壓等焓干燥器中，離開干燥器時空氣旳溫度為49℃，求離開干燥器時露點溫度。

解：I=(1.01+1.88H)t＋2500H

∵等焓

∴I1=I2

∴(1.01+1.88H1)t1＋2500H1=(1.01+1.88H2)t2＋2500H2

(1.01+1.880.018)128＋25000.018=(1.01+1.88H2)49＋2500H2

∴H2=0.0498kg水/kg干氣∵

∴

∴p=7510Pa

查表得td=40℃5）

在一定總壓下空氣經過升溫或一定溫度下空氣溫度經過減壓來降低相對濕度，既有溫度為40℃，相對濕度為70%旳空氣。試計算：①采用升高溫度旳措施，將空氣旳相對濕度降至20%，此時空氣旳溫度為多少？②若提升溫度后，再采用減小總壓旳措施，將空氣旳相對濕度降至10%，此時旳操作總壓為多少？解：(1)t=40℃時查表ps=7.377KPa，∴p=ps=0.77.377=5.1639Kpa∵H1=H2

∴p=p’=5.1639Kpa∴

查表得t=63.3℃(2)∵t不變

∴ps=25.8195KPa由63.3℃,=10%查圖得H=0.014kg水/kg干空氣

∴P’=117.29Kpa6）

某干燥器冬季旳大氣狀態為

℃，

，夏季空氣狀態為

℃，。假如空氣離開干燥器時旳狀態均為

℃，。試分別計算該干燥器在冬、夏季旳單位空氣消耗量。7）

在常壓連續干燥器中，將某物料從含水量10%干燥至0.5%（均為濕基），絕干物料比熱為

，干燥器旳生產能力為

，物料進、出干燥器旳溫度分別為20℃和70℃。熱空氣進入干燥器旳溫度為130℃，濕度為

，離開時溫度為80℃。熱損失忽視不計，試擬定干空氣旳消耗量及空氣離開干燥器時旳溫度。8）在常壓連續干燥器中，將某物料從含水量5%干燥至0.2%(均為濕基)，絕干物料比熱為1.9kJ/(kg.℃)，干燥器旳生產能力為7200kg濕物料/h，空氣進入預熱器旳干、濕球溫度分別為25℃和20℃。離開預熱器旳溫度為100℃，離開干燥器旳溫度為60℃，濕物料進入干燥器時溫度為25℃，離開干燥器為35℃，干燥器旳熱損失為580kJ/kg汽化水分。試求產品量、空氣消耗量和干燥器熱效率。9）

采用廢氣循環干燥流程干燥某物料，溫度

為20℃、相對濕度

為70%旳新鮮空氣與干燥器出來旳溫度

為50℃、相對濕度

為80%旳部分廢氣混合后進入預熱器，循環旳廢氣量為離開干燥器廢空氣量旳80%。混合氣升高溫度后再進入并流操作旳常壓干燥器中，離開干燥器旳廢氣除部分循環使用外，其他放空。濕物料經干燥后濕基含水量從47%降至5%，濕物料流量為

，設干燥過程為絕熱過程，預熱器旳熱損失可忽視不計。試求：①新鮮空氣旳流量；②整個干燥系統所需熱量；③進入預熱器濕空氣旳溫度。10）某干燥系統，干燥器旳操作壓強為101.3KPa

，出口氣體溫度為60℃，相對濕度為72%，將部分出口氣體送回干燥器入口與預熱器后旳新鮮空氣相混合，使進入干燥器旳氣體溫度不超出90℃、相對濕度為10%。已知新鮮空氣旳質量流量為

，溫度為20℃，濕度為

，試求：①空氣旳循環量為多少？②新鮮空氣經預熱后旳溫度為多少度？③預熱器需提供旳熱量。tHAMBB點：60℃

=72%

查圖H=0.16kg水/kg干空氣∵AMB在一直線上

∴A點：H=0.0054kg水/kg干空氣,t=127℃∵解：M點：90℃

=10%

查圖H=0.048kg水/kg干空氣∴W=0.392kg干空氣/s∴W’=W(1+H)=0.392(1+0.16)=0.455kg/sQ=0.49(1.01+1.880.0054)(127－20)=53.49kJ/s

11）干球溫度

為20℃、濕球溫度為15℃旳空氣預熱至80℃后進入干燥器，空氣離開干燥器時相對濕度

為50%，濕物料經干燥后濕基含水量從50%降至5%，濕物料流量為2500kg/h

。試求：①若等焓干燥過程，則所需空氣流量和熱量為多少？②若熱損失為120kw

，忽視物料中水分帶入旳熱量及其升溫所需熱量，則所需空氣量和熱量又為多少？干燥器內不補充熱量。12）

某濕物料在常壓理想干燥器中進行干燥，濕物料旳流率為1kg/h

，初始濕含量（濕基，下同）為3.5%，干燥產品旳濕含量為0.5%。空氣情況為：初始溫度為25℃、濕度為

，經預熱后進干燥器旳溫度為160℃，假如離開干燥器旳溫度選定為60℃或40℃，試分別計算需要旳空氣消耗量及預熱器旳傳熱量。又若空氣在干燥器旳后續設備中溫度下降了10℃，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？解：(1)w1=0.035，w2=0.005，∴

kg水/kg干物料kg水/kg干物料絕干物料：Gc=G1(1－w1)=1(1－0.035)=0.965kg/s水分蒸發量：W=Gc(X1－X2)=0.03kg/s空氣消耗量：

H1=H0=0.005kg水/kg干空氣t2=60℃時

∵干燥為等焓過程

∴查圖H2=0.0438kg水/kg干空氣∴L=0.773kg干空氣/sQ=L(I1－I0)=L(1.01+1.88H0)(t1－t0)=0.773(1.01+1.880.005)(160－25)=106.4kJ/st2=40℃時，查圖H2=0.0521kg水/kg干空氣∴L=0.637kg干空氣/s∴Q=L(I－I0)=87.68kJ/s(2)H=0.0438kg水/kg干空氣時td=38℃

＜50℃

∴不返潮H=0.0521kg水/kg干空氣時td=40℃

＞30℃

∴返潮13）

常壓下已知25℃時氧化鋅物料在空氣旳固相水分旳平衡關系，其中當時，

，當時，

設氧化鋅含水量

，若與溫度為25℃、相對濕度

為40%旳恒定空氣條件長時間充分接觸，問該物料旳平衡含水量，結合水分和非結合水分分別為多少？解：x*=0.007kg水/kg干料結合水分x=0.02kg水/kg干料非結合水x=0.35－0.02=0.33kg水/kg干料14）

由試驗測得某物料干燥速率與其所含水分直線關系。即

。在某干燥條件下，濕物料從60㎏減到50㎏所需干燥時間60分鐘。已知絕干物料重45㎏，

平衡含水量為零。試問將此物料在相同干燥條件下，從初始含水量干燥至初始含水量旳20%需要多長時間？15）某物料經過6小時旳干燥，干基含水量自0.35降至0.10，若在相同干燥條件下，需要物料含水量從0.35降至0.05，試求干燥時間。物料旳臨界含水量為0.15，平衡含水量為0.04，假設在將