干燥习题解答
12.1 解：⑴ 水在25℃的饱和蒸汽压为：
ps?215exp(18.5916?3991.11t?233.84)?215exp(18.5916?3991.1125?233.84)?3.182kN/m2
空气湿度为：H0?0.622?psP??ps?0.6221?3.182100?1?3.182?0.0204kg水汽/kg绝干气体
(2) 预热到120℃时，水在120℃下的饱和蒸汽压为：
ps?215exp(18.5916?3991.11120?233.84)?199.792kN/m2
空气预热前后水汽分压不变，因此，空气预热至120℃的相对湿度为：
??ppS?3.182199.792?1.593%
可见, 将空气由25℃加热至120℃，相对湿度从100%降至1.593%。当水汽分压等于大气压时，相对湿度达到最大，即
??PpS?100199.792?50.05%
12.2 解：水在15℃的饱和蒸汽压为：
ps?215exp(18.5916?3991.1115?233.840.8?1.712)?1.712kN/m2
此时的空气湿度为：H0?0.622101.325?0.8?1.712?0.00852kg水汽/kg绝干气体
湿比热：CH?Cg?CvH?1.005?1.884?0.00852?1.166kJ/kg绝干气体·℃ 由于预热前后空气湿度不变，所以其焓值变化为：
?iH?CH(t2?t1)?1.166?(150?15)?157.41kJ/kg绝干气体
12.3 解：水在40℃下的饱和蒸汽压为：ps空气湿度为：H0?0.6220.60?7.405?215exp(18.5916?3991.1140?233.84)?7.405kN/m2
101.325?0.60?7.405?0.0285kg水汽/kg绝干气体
2空气水蒸汽分压为：p??ps?0.6?7.405?4.443kN/m
湿比热：CH?1.005?1.884?0.0285?1.059kJ/kg绝干气体·℃
湿焓为：iH?CHt?2491.27H?1.059?40?2491.27?0.0285?113.361kJ/kg绝干气体
12.4 解：水在20℃下的饱和蒸汽压为：
ps?215exp(18.5916?3991.1120?233.84)?2.348kN/m2
1
新鲜空气湿度为：H1?0.622湿焓为：
0.60?2.348101.325?0.60?2.348?0.00877kg水汽/kg绝干气体
iH1?(1.005?1.884?0.00877)?20?2491.27?0.008877?42.279kJ/kg绝干气体
水在50℃下的饱和蒸汽压为：ps?此时，废气湿度为：
H1?0.622215exp(18.5916?3991.1150?233.84)?12.374kN/m2
0.8?12.374101.325?0.80?12.374?0.0673kg水汽/kg绝干气体
废气的湿焓为：
iH2?(1.005?1.884?0.0673)?50?2491.27?0.0673?224.252kJ/kg绝干气体
因此，混和气体的湿度为：
H?27?0.00877?5757?0.0673?0.0506kg水汽/kg绝干气体
混和气体湿焓为：
iH?2727?42.279??224.252?172.260kJ/kg绝干气体
混和气体水蒸汽分压为：
p??0.60?2.348?57?0.80?12.374?7.473kN/m2
水在120℃下的饱和蒸汽压为：
ps?215exp(18.5916?3991.11120?233.84)?199.792kN/m2
混和气体预热前后的水蒸汽分压不变，因此混和气体在120℃下的相对湿度为：
??ppS?7.473199.792?3.740%
预热前后混和气体的湿度不变，H=0.0506。因此，其湿焓为：
iH2?(1.005?1.884?0.0506)?120?2491.27?0.0506?258.098kJ/kg绝干气体
12.5 解：⑴ 绝干物料量：Gc?G1(1?w1)?150?(1?0.6)?60kg
X1?Xc?0.601?0.600.541?0.54?1.5； X?1.174 X2??0.151?0.150.231?0.23?0.1765 ?0.2987
?除去的非结合水量：W?Gc(X1?Xc)?60?(1.5?1.174)?19.56kg
?除去的结合水量：W?Gc(Xc?X)?60?(1.174?0.2987)?52.52kg
?除去的自由水量：W?Gc(X1?X)?60?(1.5?0.2987)?72.08kg
2
由于产品湿含量低于平衡湿含量，故在本题给定的干燥条件下，不能完成干燥任务。
12.6 解：绝干物料量为：Gc?G1(1?w1)?500?(1?0.2)?400kg
G2min?Gc1?w2?4001?0.06?425kg
G2min?425kg?420kg，故物料不可能被干燥至420kg。
12.7 解：物料温度近似等于气体的湿球温度，故在t1=20℃时，水的饱和蒸汽压为：
ps?215exp(18.5916?0.8?2.348101.325?0.8?2.3483991.1120?233.84)?2.348kN/m2
空气湿度为：H1?0.622?0.0117kg水汽/kg绝干气体
气体比热为：CH?1.005?1.884?0.0117?1.027kJ/kg绝干气体·℃ 近似地认为物料温度等于加热后气体的湿球温度，则：
tw?150?rw1.027?Hwpw?0.0117? (a)rw?2491.27?2.3tw (b)Hw?0.6222101.325?pw (c)?? (d)??
pw??3991.11exp?18.5916??15tw?233.84?对上述方程组（a）～（d）通过试差求解，算得：tw=42.84℃
12.8 解：已知t=40℃，tw=35℃，P=101.325KN/m2，根据公式： tw?t?rwCH(Hw?H) rw?2491.27?2.3tw?2491.27?2.3?35?2410.77
pw?215exp(18.5916?3991.11tw?233.84)?215exp(18.5916?3991.1135?233.84)?5.646kN/m2
在该湿球温度下的饱和湿度为：Hw?0.622pwP?pw?0.6225.646101.325?5.646?0.0367
则将各值带入上式化简为：35?40?2410.77?(0.0367?H)1.005?1.884H3991.1140?233.84
解得：H=0.0262kg水汽/kg绝干气体。 在40℃的饱和蒸汽压为：ps?再由H?psP??ps215exp(18.5916?)?7.405kN/m2
?0.622得：0.0262?0.622??7.405101.325???7.405 解得：??55.28%
3
12.9 解：已知w1=0.36，w2=0.08，wc=0.14，w*=0.02，所以： X1?w11?w1wc1?wc?0.361?0.360.141?0.14?0.5625 X2?w21?w2?0.081?0.08 ?0.0870Xc???0.163 X??w??1?w?0.021?0.02?0.02041
总体干燥时间为：
G??＝?1＋?2＝c??X1?Xc??Xc?XUc??*?*Xc?X?ln*?X2?X?
5?GcUcGc?0.163?0.02041?????0.5625?0.163?0.163?0.02041lnUc?0.0870?0.02041????9.84
解得，
恒速干燥时间为：?1?GcUc(X1?Xc)?9.84?(0.5625?0.163)?3.93hr
降速干燥时间为：?2????1?5?3.93?1.068hr
12.10 解：t1=20℃，该温度下的饱和蒸汽压为：ps=2.348kN/m 空气湿度为：H1?0.6220.6?2.348101.325?0.60?2.348?0.00877kg水汽/kg绝干气体
2
气体在加热过程中湿度不变，所以H1=H2=0.00877kg水汽/kg绝干气体。 气体比热为：CH?1.005?1.884?0.00877?1.022kJ/kg绝干气体·℃ 近似地认为物料温度等于加热后气体的湿球温度，则：
tw?t?rwCH(Hw?H)?150?rw1.022?Hw?0.00877? (a)rw?2491.27?2.3tw (b)Hw?0.6222pw101.325?pw (c)?? (d)??
pw??3991.11exp?18.5916??15tw?233.84?对上述方程组（a）～（d）通过试差求解，运用一些数学软件（如：MATLAB等）算得
tw=41.96℃
rw?2491.27?2.3tw?2491.27?2.3?41.96?2394.762kJ/kg
热空气的湿比容：
vH?(0.002835?0.004557?0.00877)(80?273)?1.015m/kg绝干气体3
4
空气的质量流量＝气体流速×气体密度，即：
L'?u??u(1?HvH)?3?(1?0.008771.015)?2.982kg/m2?s?10735.2kg/m2?hr
空气对物料给热系数：h?0.0204??10735.2?物料在恒速段的干燥速率：
Uc?hA(t?tw)rw?0.8?34.220W/m2?K
34.220?(80?41.96)2394.762?0.544kg水/m2?s
12.11 解：物料总干燥时间为：
G??＝?1＋?2＝c??X1?Xc??Xc?XUc??*?*Xc?X?ln *?X2?X?2?Gc?0.15?0.02?????0.2?0.15?0.15?0.02ln ??Uc?0.1?0.02?算得：
GcUc?17.699 依据题意，当X由0.30干燥至0.06时，所需时间为：
?＝17.699??0.30?0.15???0.15?0.02?ln?5.637hr ?0.06?0.02??12.12解：⑴ 依题意，干燥时间
G??＝c??X1?Xc??Xc?XUc??0.15?0.02??*?*Xc?X?ln *?X2?X?X1?w11?w10.25?0.51?0.5?1.0；X2?w21?w2?0.021?0.02?0.0204；
Xc?wc1?wc?1?0.25?0.333；X??0
Gc?1?1?0.005?800?4kg Uc?5??2?1?1?4?1?0.005??10.10kg/hr
?＝0.333?0??????1.0?0.333?0.333?0ln?0.632hr ??10.10?0.0204?0?4⑵ 气体流量增加后，干燥速度增大，故
U??A(tm?tf)rw； U????A(tm?tf)rw； U??h?hU
h??G?????h?G?0.8?20.8?1.741；U??5
h?hU?1.741?10.10?17.584