第13章-干燥习题.

化工原理－－2011101IILQP010ttLcHlMMdMMQtcGLIQtcGLI2211221121II%1000121tttt理想2121XXGGGWC02HHWL22111G公式：物料衡算热量衡算理想干燥过程（等焓干燥过程）%10088.1249212dPMlQQtctW习题课)1(0'HLLHsLV化工原理－－20112习题课C11CC()GXXAU22lnCCCCGXXXXAUXX12)()(wHwHHkttrUw注：湿空气的状态参数的计算公式也应掌握。化工原理－－20113某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气初始温度为25℃，湿度为0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为40℃，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10℃，试分析物料是否返潮？假设干燥器为理想干燥器。物料返潮举例：习题课化工原理－－20114解：20WLHH1212201wwGwHH干燥器内经历等焓过程，12II1112221.011.8824921.011.882492HtHHtH20.0447/Hkgkg干空气1401t℃干空气kgkgHH/005.0010.76/Lkgs预热器的传热速率)(01ttLcQHp01088.101.1ttHL240t℃习题课化工原理－－2011589/kJs分析物料的返潮情况关键：若水汽分压饱和蒸汽压或湿度饱和湿度，则会返潮222622.0HPHp当t2=40℃时，干燥器出口空气中水汽分压为6.79kPat=30℃时，饱和蒸汽压ps=4.25kPa，spp2物料可能返潮。习题课化工原理－－20116实际干燥过程举例常压下拟用温度为20℃、湿度为0.008kg水/kg干气的空气干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到90℃后送入干燥室，离开时的温度为45℃、湿度为0.022kg水/kg干气。现要求每小时将1200kg的湿物料由含水率3%（湿基）干燥至0.2%（湿基），已知物料进、出口温度分别为20℃和60℃，在此温度范围内，绝干物料的比热为3.5kJ/(kg·℃)，水的平均比热为4.19kJ/(kg℃)。干燥设备热损失可按预热器中加热量的5%计算。试求：(1)新鲜空气用量，kg/h；(2)预热器的加热量QP，kW；(3)干燥室内补充的热量Qd，kW；(4)热效率。习题课化工原理－－20117G1=1200kg/hQl=5%Qpω1=3%tM1=20℃t0=20℃t1=90℃t2=45℃H0=0.008H1H2=0.022LQPQdω2=0.2%tM2=60℃,CS=3.5kJ/kg℃hkgGW64.33002.01002.003.012001221102HHWLhkgHLL/1.2422008.018.240210（1）新鲜空气用量，kg/h；hkg/8.2402008.0022.064.33干空气习题课化工原理－－20118010PHQLctt47.89kW(2)预热器的加热量QP，kW0101.011.88LHtt11221212MMlMMdtcGQtcGIILQ10101.011.882492112.19/IHtHkJkg干气(3)干燥室内补充的热量Qd，kW其中：22221.011.882492102.14/IHtHkJkg干气hkgGG/3.1166%2.01%311200112112习题课化工原理－－2011911113.52MSlccckJkgC22213.50MSlccckJkgCkWQQPl39.2%589.47%540.25dQkW(4)热效率1224921.88100%lMPdWtctQQ26.4%习题课化工原理－－201110循环废气LR,t2=45℃,H2=?Qlt0=20℃t1=90℃H0=0.008kg水/kg干气H1t2=45℃LH2QPQd=40.25kWLLRL有废气循环的实际干燥过程举例现将上题流程改为废气循环流程设计，如图所示。将出口废气中的50%引到新鲜空气处与新鲜空气混合。混合气经预热器仍加热至90℃后，再送入干燥室，出干燥室的废气温度仍为45℃，干燥室加热量Qd不变，仍为40.25kW，被干燥的物料及干燥要求不变，热损失仍可取为QP的5%。试计算：(1)新鲜空气的用量，kg/h；(2)预热器的加热量QP，kW；(3)热效率；(4)画出湿空气状态变化，并与例1对比。习题课化工原理－－20111133.640.00934Wkghkgs由上题知：02HHLW008.000934.02HL--------(1)(1)新鲜空气用量，kg/h01IILLQRP(2)预热器的加热量QP，kW0000249288.101.1HtHI100020002RLLttttHHHH=1CH2MH0HAH0t0t2t1干气kgkgHHHH004.02122020Cttto5.32220452020杠杆原理习题课化工原理－－2011120000249288.101.1HtHI255.127604.43H201016.133054.101249288.101.1HHtHI01IILLQRP2221.10811755.127604.436.133054.1012LHLHHL22222226.257645.4524924588.101.1249288.101.1HHHHtHI1122121205.02MMPMMdtcGQtcGIILQ习题课化工原理－－201113226.133054.1016.257645.45225.40HHL2052.3360012001.10811705.06050.336003.11662LHL0317.433.106405.24972HL--------(2)0.32/1152/Lkgskgh干气干气干气水kgkgH/0372.02联立式1、2得：21.108117LHLQPkW73.380372.032.01.10832.0117习题课化工原理－－201114(3)热效率；由上题知kWQ29.23汽化，故%5.29%10025.4073.3829.23%100dPQQQ汽化例1结果hkgL/8.2402干气QP=47.89kWH2=0.022%4.26例2结果hkgL/1152干气QP=38.72kWH2=0.0372%5.29结论：采用废气循环流程，新鲜干空气用量减少，预热器热负荷减小，干燥效率提高，但干燥过程速率下降，干燥设备变大。=1CCMBHABt0t2t1例1例2习题课化工原理－－201115循环废气LR,t2=45℃,H2=0.022Qlt0=20℃t1=90℃H0=0.008kg水/kg干气H1t2=45℃LH2=0.022QPQd现将例1流程改为废气循环流程设计，如图所示。将出口废气中的50%引到新鲜空气处与新鲜空气混合。混合气经预热器仍加热至90℃后，再送入干燥室，出干燥室的废气温度仍为45℃，湿度仍为0.022kg水/kg干气,被干燥的物料及干燥要求不变，热损失仍可取为QP的5%。试计算：(1)新鲜空气的用量，kg/h；(2)QP、Qd，kW；(3)热效率；(4)画出湿空气状态变化，并与例2对比。习题课化工原理－－201116例：某湿物料10kg，均匀地平铺在面积为0.50m2的平底浅盘内，并在恒定干燥条件下进行干燥。物料的初始含水量为15%，已知在此条件下物料的平衡含水量为1%，临界含水量为6%（均为湿基），并已测出在恒速阶段的干燥速率为0.394kg/(m2·h)，假设降速阶段的干燥速率与物料的自由含水量（干基）成线性关系。试求：（1）将物料干燥至含水量为2%（湿基），所需的总干燥时间为多少小时？（2）现将物料均匀地平铺在两个与上述尺寸相同的浅盘内，并在同样的空气条件下进行干燥，只需4小时便可将物料的水分降至2%（湿基），问物料的临界含水量有何变化？恒速及降速两个干燥阶段的时间各为多少小时？（中科院07年考题）习题课化工原理－－201117解：（1）因恒速与降速阶段干燥时间的计算公式不同，首先应确定X2与XC的关系2220.02041wXw0.06381CCCwXwkg水/kg干料kg水/kg干料***0.01011wXwkg水/kg干料1110.1761wXwkg水/kg干料习题课化工原理－－201118X2XC∵∴共分两个阶段将物料干燥至XC所需时间：C11CC()GXXAU11CC1()GwXXAU4.84h继续将物料干燥至X2所需时间：22lnCCCCGXXXXAUXX3.83h习题课化工原理－－20111912总干燥时间：8.67h2AAC11CC()2GXXAU（2）将物料平铺在两个盘子里，平衡含水量及恒速阶段的干燥速率均不变22ln2CCCCGXXXXAUXX124h试差得：0.054CX12.63h21.37h习题课化工原理－－201120若题中恒速阶段干燥速率条件换为当物料含水量降为8%（湿基）时需4小时0.0871CwXXwCC1()GUXXA=0.394kg/(m2·h)习题课