式中,L用L?据题
W表示
H2?H0I1?(1.01+1.88H1)t1?2492H1?(1.01+1.88?0.0165)?95?2492?0.0165 ?140kJ/kg干空气当t2?65℃时,
I2?(1.01+1.88H2)t2?2492H2?65.65?2614.2H2
cm?(1?w2)cs?w2cw?(1?0.002)?1.842?0.002?4.187?1.8467kJ/(kg?K)W?GC(X1?X2)?2.52(0.01522?0.002)?0.0333kg水/sQl?586?W=586?0.0333=19.5138kJ/kg水
将上述数据代入①式得
H2?0.02344kg水/kg干空气
L??WH2?H00.0333?4.65kg干空气/s0.02344?0.0165
讨论:本题考察连续干燥器的热量衡算和物料衡算,要求掌握气体焓的计算公式、掌握不同物料湿含量的换算方法。
【例8-2】【浙江大学2000年试题】有一连续干燥器在常压下操作,生产能力为1000kg/h(以干燥产品计),物料水分由12%降为3%(均为湿基),空气的初温为25℃,湿度为0.01kg水/kg干空气,经预热器后升温至70℃,干燥器出口废气为45℃,设干燥器进出口处焓值相等, 问:(1)在H-t图上的空气状态图如何?
(2)空气用量(m3/h,初始状态下)为多少?
【解】(1)空气的变化过程为:首先是等湿度升温,然后是绝热增湿过程,在图
中可表示如下:
图8-1 空气状态H-t图
(2)
已知w1?0.12,w2?0.03,G2=1000kg/h,t0=250C,t1=700C,t2=450C,H0=0.01kg水/kg干空气w10.12X???0.136k4g水 11?w1?0.121X2? k干物料/gw20.03??0.03093kg水/kg干物料 1?w21?0.03Gc?G2(1?w2)?1000?(1?0.03)?970kg干物料/h
蒸发的水量W为
W?Gc(X1?X2)?970?(0.1364?0.03093)?102.3kg/h
由于干燥过程是等焓过程,即I1=I2
I1?(1.01+1.88H1)t1?2492H1?(1.01+1.88?0.01)?70?2492?0.01?96.94kJ/kg干空气
I2?(1.01+1.88H2)t2?2492H2?45.45?2576.6H2
由I1=I2,可解得H2=0.02kg水/kg干空气
L?W102.3??10230kg干空气/h
H2?H00.02?0.01湿空气的比容(初始状态下)
vH?vg?vw?(1Ht?273101.325t?273?)?22.4???(0.287?0.462H)2918273PP
25?273?(0.287?0.462?0.01)?0.8579m3/kg101.3空气用量为V?L?H?10230?0.8579?8776m3/h
讨论:本题考查连续干燥过程的物料衡算,同时考察利用等焓干燥过程求解干燥器出口湿度,要求掌握气体焓的计算公式、掌握湿空气比容的计算方法。
【例8-3】【浙江大学2001年试题】对常压下温度为30℃,湿度为0.01kg水/kg干空气的空气。
试求:(1)该空气的相对湿度及饱和湿度;
(2)若保持温度不变。加入干空气使空气总压上升为303.9kPa(绝对),该空气的相对湿度及饱和湿度有何变化?
(3)若保持温度不变,将常压空气压缩至303.9kPa(绝对),则在压缩过程中每千克干空气可析出多少水?已知30℃水的饱和蒸汽压为4242Pa。 【解】(1)由相对湿度的计算式H?0.622p?p可推出 P?pPH101.3?0.01??1.603kPa
0.622?H0.622?0.01p1.603??37.79% ps4.242??饱和湿度为
HS?0.622?0.622?psP?ps4.242?0.0272kg水/kg干空气101.3?4.242
(2)加入干空气后水汽的分压p和饱和蒸汽压ps不变,??37.79%,故
H?0.622?1.603?0.0033kg水/kg干空气
303.9?1.6034.242?0.0088kg水/kg干空气
303.9?4.242饱和湿度降为
HS?0.622?(3)由HS?0.0088kg水/kg干气可得,在压缩过程中析出的水分为
0.01-0.0088=0.0012kg水/kg干空气
讨论:本题考察干燥过程中相对湿度、饱和湿度的计算,并涉及条件改变时对湿度的影响。
【例8-4】【大连理工大学2002年试题】采用空气为介质干燥某湿物料8500kg/h,使物料的含水量由2.5%降至0.1%(均为湿基)。空气入口温度为25℃、湿度H0=0.01kg水/kg干空气,为降低过程的能耗,空气首先经过废气预热,然后由蒸汽加热至110℃进入干燥器,离开干燥器时空气温度降到70℃,然后,预热空气回收热量后温度降至45℃排出系统,流程如图所示。设过程为理想干燥过程,
试求:(1)脱除水分量及干空气用量;
(2)蒸汽加入热量Qp及回收的热量QR。(CH=1.01+1.88H, I=2490H+CHt)
图8-2 例8-4示意图
【解】已知
w1?0.025,w2?0.001,G1=8500kg/h,t0=250C,t2=1100C,t3=700C,t4=450C,H0=0.01kg水/kg干空气 (1)由已知条件得 X1?w10.025??0.02564kg水/kg干物料 1?w11?0.025X2?w20.001??0.001kg水/kg干物料 1?w21?0.001Gc?G1(1?w1)?8500?(1?0.025)?8288kg干物料/h
蒸发的水量W为
W?Gc(X1?X2)?8288?(0.02564?0.001)?204.2kg/h
新鲜空气加热升温过程湿度不变,即H0=H1=H2 理想干燥过程中,气体经历等焓过程的变化,即I2=I3
I2?(1.01+1.88H0)t2?2492H0?(1.01+1.88?0.01)?110?2492?0.01?138.09kJ/kg干空气
I3?(1.01+1.88H3)t3?2492H3?70.7?2623.6H3
由I2=I3,可解得H3=0.02569kg/kg干空气
L??WH3?H0204.2?13015kg干空气/h0.02569?0.01
(2)对空气预热过程作热量衡算
LI0?LI3?Qp?LI2?LI4
I0?(1.01+1.88H0)t0?2492H0?(1.01+1.88?0.01)?25?2492?0.01?50.64kJ/kg干空气
废气余热回收时湿度不变,即H4=H3
I4?(1.01+1.88H3)t4?2492H3?(1.01+1.88?0.02569)?45?2492?0.02569?111.67kJ/kg干空气
将上述数据代入热量衡算式,得
Qp?L(I4?I0)?13015?(111.67?50.64)?7.943?105kJ/h
回收废气的热量为
QR?L(I3?I4)?13015?(138.09?111.67)?3.439?105kJ/h
讨论:本题考察连续干燥过程的物料衡算、利用等焓干燥过程求解干燥器出口湿度,并考察废气循环情况下预热器热量衡算的计算。
【例8-5】【华中科技大学2005年试题】在常压逆流干燥器中,湿物料的流率为0.1667kg/s,将其由初始含水量为50%,干燥到含水量为9%(均为湿基)。温度为5℃,湿度为0.0005kg水/kg干空气的常压新鲜空气在预热器中被加热到165℃后,送入干燥器;空气离开干燥器时的温度为50℃。该干燥器消耗的热量