第七章 干 燥
湿空气的性质
【7-1】湿空气的总压为101.3kPa，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为??60%时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa，求该空气在50℃时的相对湿度?与湿度H。
解 湿空气总压p?101.3kPa
(1)??0.6，40℃时水蒸气的饱和蒸气压ps?7.375kPa 湿度 H?0.622?ps0.6?7.375?0．622??0.0284kg水/kg干气
p??ps101.3?0.6?7.375焓 I??1.01?1.88H?t?2492H
= (1.01?1.88?0.0284)?40?2492?0.0284?113.3kJ/kg (2) 湿空气中水汽分压pV?9.3kPa 50℃时水的饱和蒸气压ps?12.34kPa 相对湿度 ??湿度 H?0.622pV9.3??0．754 ps12.34pV9.3=0．622??0.0629kg水／kg干气 p?pV101.3?9.3【7-2】空气的总压为101.33kPa，干球温度为303K，相对湿度??70%，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H；(2)饱和湿度Hs；(3)露点td；(4)焓I；(5)空气中的水汽分压pV。
解 总压p?101.33kPa,t?303K?30℃，??.0 7(1) 30℃时，水的饱和蒸气压ps?4.241kPa 湿度 H?0.622?ps0.7?4.241?0．622??0．0188 kg水／kg干气
p??ps101.33?0.7?4.241ps4.241?0．622??0.0272kg水／kg干气 p?ps101.33?4.241(2) 饱和湿度 Hs?0.622(3)露点td时的饱和湿度Hs?0.0188kg水／kg干气
Hs?0.622ps?ps p?pspHs101.33?0.0188??2.97kPa
0.622?Hs0.622?0.0188从水的饱和蒸气压为2.97kPa查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点td?23.3℃ (4) t?30℃，H?0.0188kg水／kg干气时，空气的焓为
H??1.01?1.88H?t?2492H
= (1.01?1.88?0.0188)?30?2492?0.0188?78.2kJ/kg干气 (5) t=30℃时的ps?4.241kPa
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水汽分压 pV??ps?0.7?4.241?2.97kPa
【7-3】在总压为101.3kPa下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
解 湿球温度tW?50℃时，水的饱和蒸气压ps?12.34kPa，比汽化热rW?2378kJ/kg 湿球表面处的湿空气，在总压p?101.3kPa及湿球温度tW?50℃时的湿度为
HW?0．622ps12.34?0．622??0．0863kg水／kg干气 p?ps101.3?12.34空气在t?50℃时的湿度为
H?HW??kH?rW(t?tW)?0.0863?1.09?50?30??0.077kg水／kg干气 2378湿空气的水汽摩尔分数为 y?0.077/18.02?0.11
0.077/18.02?1/28.95水汽分压 1pV?yp?0.11?1.01?3.1k1Pa【7-4】利用湿空气的I?H图填写下表的空白。
干球温度/℃ 50 40 20 （55） 30 湿球温度/℃ 30 （26） （16） （39） （20） 湿度 相对湿度/% （23） （31.5） 60 （39） （37） 焓 水汽分压露点/℃ /kg水?kg?1干气 （0.018） （0.0145） （0.0087） 0.04 （0.01） /kJ?kg?1干气 （97） （76） （43） 160 （56） /kPa （2.75） （2.3） （1.3） （6.1） 1.5 （24） 20 （12） （36） （14） 【7-5】空气的总压力为101.3kPa，干球温度为20℃．湿球温度为15℃。该空气经过一预热器，预热至50℃后送入干燥器。热空气在干燥器中经历等焓降温过程。离开干燥器时相对湿度??80%。利用1-H图，试求：(1)原空气的湿度、露点、相对湿度、焓及水汽分压；(2)空气离开预热器的湿度、相对湿度及焓；(3)100m3原空气经预热器加热，所增加的热量；(4)离开干燥器时空气的温度、焓、露点及湿度；(5)100m3原空气在干燥器中等焓降温增湿过程中使物料所蒸发的水分量。
解 空气总压p?101.3kPa，干球温度t=20℃，湿球温度tW?15℃。
(1)原空气的湿度H0?0.0085kg水/kg干气，露点td0?12℃，相对湿度?0?60%，焓
I0?43kJ/kg干气，水汽分压pV0?1.3kPa。
(2) 空气离开预热器的温度t=50℃，求得湿度H1?H0?0.0085kg水/kg干气，相对湿度
?1?12%，焓I1?72kJ/kg干气。
(3) 原空气的比体积
?H??0.774?1.244H0?T0273?20?(0.774?1.244?0．01)?0．844m3湿气／kg干气 273273 117
100m3原空气在预热器所增加的热量为
Q?100?H?I1?I0?=100??72?43??3436kJ 0.844(4) 空气在干燥器中为等焓降温增湿过程，离开干燥器时，已知相对湿度?2?80%，求得温度t2?27℃，焓I2?72kJ/kg干气，露点td?24℃，湿度H2?0.018kg水/kg干气。
2(5) 100m3原空气，在干燥器中，等焓降温增湿过程中，使物料所蒸发的水分量为
W?100?H?H2?H1??100018?0．0085??1.126kg水 ?0．0.844【7-6】在去湿设备中，将空气中的部分水汽除去，操作压力为101.3kPa，空气进口温度为20℃，空气中水汽分压为6.7kPa，出口处水汽分压为1.33kPa。试计算100m3湿空气所除去的水分量。
解 总压p?101.3kPa，pv1?6.7kPa，pv2?1.33kPa 空气进口湿度
H1?0.622pv16.7?0.622??0．0441kg水／kg干气 p?pv1101.3?6.7pv21.33?0．622??8.28?10?3kg水／kg干气 p?pv2101.3?1.33空气出口湿度
H2?0.622进口湿空气的比体积
?H??0.774?1.244H1?T293??0.774?1.244?0．0441?=0.89m3湿气／kg干气 273273100，除去的水分量为 kg（干气）
0.89100m3湿空气中含有的干空气量为
1001000441?0．00828??4.02kg水 ?H1?H2???0．0.890.89【7-7】湿空度的总压为101.3kPa，温度为10℃，湿度为0.005kg水/kg干气。试计算：(1)空气的相对湿度?1；(2)空气温度升到35℃时的相对湿度φ。；(3)温度仍为35℃，总压提高到115kPa时的相对湿度φ；(4)温度仍为第(1)问的10℃，若总压从101.3kPa增大到500kPa，试求此条件下的湿空气饱和湿度Hs，并与原空气的湿度H比较，求出加压后每千克干空气所冷凝的水分量。
解 (1)总压p?101.3kPa干气 ，湿度H?0.005kg水/kg温度t=10℃时水的饱和蒸气压ps1?1.227kPa 相对湿度 ? 1?另一解法：
湿空气中水汽摩尔分数 y?0.005/18.02
0.005／18.02?1／28.95Hp0.005?101.3??0．658
622?0.005)?1.227?0.622?H?ps1(0． 118
水汽的分压 pv?yp??807kPa ??101.3?0．?0.005/18.02?1/28.95?相对湿度 ?1?pv0.807??0.658 ps11.227ps11.227?0.658??0.139 ps25.808?0.005/18.02?(2) 温度t=35℃时，水的饱和蒸气压为ps2?5.808kPa 相对湿度 ?2??1(3)与(2)问相比，总压由p2?101.3kPa改为p3?115kPa 相对湿度?与总压p成正比，故
p3115?0.139??0.158 p2101.3?3??2(4) 温度t?10℃时，水的饱和蒸气压为
ps?1.227kPa，总压p?500kPa
ps?p?ps1.227.0?622?.50?0.1227饱和湿度 Hs?0.622干气0k0水g01/5k3g
原空气的湿度 H?0.005kg水/kg干气 每千克干空气所冷凝的水分量为
H?Hs?0.005?0.00153?0.00347kg水/kg干气
【7-8】氮气与苯蒸气的混合气体，总压力为102.4kPa。在24℃时，混合气体的相对湿度为60%。(1)试计算混合气体的湿度（kg苯蒸气/kg氮气）；(2)试计算使混合气中的苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度Hs；(3)若混合气温度降为10℃，试计算总压力增加到多大，才能使苯蒸气冷凝70%。
苯的饱和蒸气压ps用附录十的Antoine方程计算。 解 总压p?102.4kPa，温度t?24℃，相对湿度?1?0.6。 (1) 计算湿度H1 p1?102.4kPa，?1?0.6 苯在24℃时的饱和蒸气压ps1计算 lgps1?6.03055?1211.033?12.1kPa
24?220.79氮的摩尔质量Mg?28.02kg/kmol，苯的摩尔质量MV?78.11kg/kmol。
H1?Mv?1ps178.110.6?12.1?= ? ?0.213kg苯蒸气/kg氮气 Mgp1??1ps128.02102.4?0.6?12.1(2) 苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度Hs计算
H1?HsHs??1?0.7?H1?0.3H1?0.3?0.213?0.0639kg苯蒸气/kg氮气 ?0.7 H1(3) 温度t2?10℃，苯蒸气冷凝70%，总压力p2?？ 苯在10℃时的饱和蒸气压ps2计算 lgps2?6.03055?1211.033,ps2?6.07kPa
10?220.79 119
Hs?Mvps278.116.07 0.0639? ??28.02p?6.07Mgp2?ps22总压力增加到270.9kPa时，才能使苯蒸气冷凝70%
干燥过程的物料衡算与热量衡算
【7-9】某干燥器的湿物料处理量为100kg湿料／h，其湿基含水量为10%（质量分数），干燥产品湿基含水量为2%（质量分数）。进干燥器的干燥介质为流量500kg湿空气／h、温度85℃、相对湿度10%的空气，操作压力为101.3kPa。试求物料的水分蒸发量和空气出干燥器时的湿度H2。
解 操作压力p?101.3kPa
湿物料处理量L1?100kg湿料／h，湿基含水量?1?0.1。干基含水量为
X1??10.10.1 ??1??11?0.10.9?20.020.02 ??1??21?0.020.98产品湿基含水量?2?0.02，干基含水量为
X2?(1) 物料的水分蒸发量W 湿物料中绝干物料的质量流量为
Lc?L1?1??1??100?1?0.1??90kg干料／h
水分蒸发量为 W?Lc?X1?X2??90(0.10.02?)?8.16kg水分／h 0.90.98(2) 空气出干燥器时的湿度H2计算
空气的流量为500kg湿空气／h，温度t=85℃时，水的饱和蒸气压ps?58.74kPa，相对湿度??0.1
空气进干燥器的湿度
H1?0．622?ps0.1?58.74?0．622??0．0383kg水／kg干气
p??ps101.3?0.1?58.74干空气的质量流量为
G?500500??482kg干气/h H1?10.0383?1H2的计算如下
W?G?H2?H1?
H2?W8.16?H1??0.0383?0.0552kg水/kg干气 G482【7-10】某干燥器的生产能力为700kg湿料/h，将湿物料由湿基含水量0.4（质量分数）干燥到湿基含水量0.05（质量分数）。空气的干球温度为20℃，相对湿度为40%，经预热器
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