所以混合后空气的湿度为
Hm?0.8?0.0789?0.2?0.0116?0.06544kg水/kg干空气
混合后气体的温度计算:由热量衡算得
Im?0.8I2?0.2I0
(1)
I0?(1.01+1.88H0)t0?2490H0?(1.01+1.88?0.0116)?22?2490?0.0116?51.58kJ/kg干空气
I2?(1.01+1.88H2)t2?2490H2?(1.01?1.88?0.0789)?52?2490?0.0789?256.69kJ/kg干空气Im?(1.01+1.88Hm)tm?2490Hm
?(1.01?1.88?0.06544)?tm?2490?0.06544?1.133tm?162.95kJ/kg干空气
代入(1)式,得tm=46.53℃
X1?w10.47??0.8868kg水/kg干物料 1?w11?0.47X2?w20.05??0.05263kg水/kg干物料 1?w21?0.05Gc?G1(1?w1)?0.417?(1?0.47)?0.221kg干物料/s
蒸发的水量为
W?Gc(X1?X2)?0.221?(0.8868?0.05263)?0.1844kg/s
进入预热器的空气量为
L??WH2?Hm0.1844?13.70kg干空气/s0.0789?0.06544
预热器提供的热量为
Qp?L(I1?Im)?13.70?(256.69?215.80)?560.19kJ/s
湿空气的状态变化情况如下图所示
图8-4 湿空气的H-I图
讨论:本题考查有废气循环情况下的干燥过程物料衡算、热量衡算,并考察空气状态变化在焓-湿图中的表达,要求掌握气体混合过程的湿度计算和温度计算。
【例8-9】【南京大学2001年试题】常压下,湿空气在温度为20℃,湿度为0.01kg水/kg干空气的状态下被预热至120℃后进入等焓干燥器,废气出口湿度为0.03kg水/kg干空气,物料的含水量由20%干燥至5%(均为湿基含水量),物料的处理量为1000kg/h, 求:(1)废气的出口温度t2(℃); (2)干空气的消耗量L(kg干空气/h); (3)预热器的加热量Qp(kJ/h)。 【解】已知
w1?0.2,w2?0.05,G1=1000kg/h,t0=200C,t1=1200C,H0=0.01kg水/kg干空气,H2=0.03kg水/kg干空气
(1)等焓干燥过程,所以I1=I2
I1?(1.01+1.88H0)t1?2492H0?(1.01+1.88?0.01)?120?2492?0.01?148.38kJ/kg干空气
I2?(1.01+1.88H2)t2?2492H2?(1.01?1.88?0.03)t2?2492?0.03?1.0664t2?74.76kJ/kg干空气
解得 t2=69.04℃ (2)X1?w10.2??0.25kg水/kg干物料 1?w11?0.2X2?w20.05??0.05263kg水/kg干物料 1?w21?0.05Gc?G1(1?w1)?1000?(1?0.2)?800kg干物料/h
蒸发的水量W为
W?Gc(X1?X2)?800?(0.25?0.05263)?157.9kg/h L?W157.9??7895kg干空气/h
H2?H00.03?0.01(3)进干燥器前空气的焓为
I0?(1.01+1.88H0)t0?2492H0?(1.01+1.88?0.01)?20?2492?0.01?45.50kJ/kg干空气
预热器的加热量为
Qp?L(I1?I0)?7895?(148.38?45.50)?8.122?105kJ/h
讨论:本题考查连续干燥过程的物料衡算、利用等焓干燥过程求解干燥器气体出口温度。
【例8-10】【南京大学2004年试题】在一常压逆流的转筒干燥器中,干燥某种物料。温度t0=25℃,相对湿度Φ0=55%的新鲜空气经过预热器使温度升至t1=80℃后送入干燥器中,空气离开干燥器时的温度t2=35℃,湿度H2=0.02318kg/kg干空气。湿物料的初始温度θ1=25℃,湿基含水量w1=3.6%,干燥完毕后温度升至θ2=75℃,湿基含水量降为w2=0.2%,干燥产品流量G2=1000kg/h。已知25℃时水的饱和蒸汽压为3168.4Pa,试求干空气流量为多少?
图8-5 例8-10示意图
【解】已知
w1?0.036,w2?0.002,G2=1000kg/h,t0=250C,ps=3168.4Pa,?0=55%,t1=800C,t2=350C,H2=0.02318kg/kg干空气新鲜空气的湿度为
H0?0.622?0.622?0psP??0ps0.55?3168.4?0.01088kg水/kg干空气101325?0.55?3168.4
X1?w10.036??0.03734kg水/kg干物料 1?w11?0.036w20.002??0.002kg水/kg干物料 1?w21?0.002X2?Gc?G2(1?w2)?1000?(1?0.002)?998kg干物料/h
蒸发的水量W为
W?Gc(X1?X2)?998?(0.03734?0.002)?35.27kg/h L?W35.27??2867kg干空气/h
H2?H00.02318?0.01088讨论:本题考察相对湿度与绝对湿度的换算,并考察连续干燥过程的物料衡算。
【例8-11】【中山大学2006年试题】在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料,已知数据如下:空气进入预热器的温度为15℃,湿含量为0.0073kg水/kg干空气,焓为35kJ/kg干空气,空气进干燥器的温度为90℃,焓为109 kJ/kg干空气,空气出干燥器温度为50℃,湿含量为0.023kg水/kg干空气,进干燥器物料含水量为0.15kg水/kg干料,出干燥器物料含水量为0.01 kg水/kg干料,干燥器生产能力为237kg/h(按干燥产品计), 试求:(1)干空气的消耗量(kg干空气/h);
(2)进预热器前风机的流量(m3/h);
(3)预热器加入热量(kW)(预热器热损失可忽略)。
附湿空气比容计算公式:vH=(0.773+1.244H(t+273)/273×(1.0133×105))/P 【解】已知
X1?0.15,X2?0.01,G2=237kg/h,t0=150C,H0=0.0073kg水/kg干空气,I0=35kJ/kg干空气,t1=900C,I1=109kJ/kg干空气,H2=0.023kg水/kg干空气w2?
X20.01??0.009k9g水1?X21?0.01 k干物料/gGc?G2(1?w2)?237?(1?0.0099)?234.65kg干物料/h
(1)蒸发的水量为
W?Gc(X1?X2)?234.65?(0.15?0.01)?32.85kg/h L?W32.85??2092kg干空气/h
H2?H00.023?0.0073(2)湿空气的比容为
t?2731.0133?105vH?(0.773?1.244H)?273P15?2731.0133?105?(0.773?1.244?0.0073)?
273101325?0.8251m3/kg进预热器前风机的流量
V?L?vH?2092?0.8251?1726m3/h
(3)Qp?L(I1?I0)?2092?(109?35)?1.548?105kJ/h
讨论:本题主要考察连续干燥过程的物料衡算,并考察空气流量的不同表达形式。
【例8-12】【天津大学2002年试题】在常压下用湿空气干燥某湿物料。已知湿空气的流量为1000kg/h,进预热器时的温度为20℃,相对湿度为60%,进干燥器时的温度为107℃,离开干燥器时的湿度为0.03kg/kg干空气,试求以下两种情况下空气出干燥器的温度。
(1) 理想干燥过程;
(2) 不向干燥器补充热量,加热物料消耗的热量为15000kJ/h,干燥器的热损失为3kW。
已知20℃时水的饱和蒸汽压为2.334kPa。
【解】已知t0=200C,?0=60%,t1=1070C,H2=0.03kg水/kg干空气 (1)湿空气的湿度为