干 燥
1、干燥实验中，哪些干燥条件应恒定不变？在此条件下进行长时间干燥，最终能否得到绝干物料？ 2、 结合水与平衡水分有何区别和联系？
答：平衡水分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化。平衡水分是在一定空气状态
下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。
结合水只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。结合水是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料
的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。
一般地，结合水的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平衡水分，其不能被一定状态的空气干燥除去。
3、 如何区别平衡水分和自由水分？ （5分）
4、请示意性的画出湿空气的湿焓图，对于任意空气状态指出它的状态点：水气分压p，湿度H；焓I；露点td；湿球温度tW；相对湿度φ。
水气分压p， 湿度H； 焓I； 露点td； 湿球温度tW； 相对湿度φ
画出图（2分）
并指出上述六个参数。（4分）
5、湿球温度 6、绝热饱和温度 下册 干燥
湿度、相对湿度、焓
带循环的干燥器物料衡算（求循环量） 热量衡算（求温度） 预热器热量【例5－5】
三、请回答下列问题（10分） ３、（２０分）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%。空气的状况为：初始温度为25℃，湿度为0.005kg水分/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60℃，试计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。假设空气在干燥器内经历等焓过程，I=（1.01+1.88H）t+2490H。
一、 （20分）采用常压干燥器干燥物料，每小时处理2000kg，干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%，干燥介质是湿空
气，初温为20?C，湿度H0=0.009kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120?C后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40?C，若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。已知湿空气焓的计算式为I=(1.01+1.88H)t+2490H，试求： （1） 水分蒸发量W(kg/s)； （2） 绝干空气消耗量L(kg绝干空气/s)； （3） 干燥收率为95% 时的产品量； （4） 如鼓风机装在新鲜空气入口处，风机的风量应为多少m3/s。 六、（共20分） 解：（1）水分蒸发量
w?G1w1?w220000.4?0.05???0.205Kg/s （4分）
1?w236001?0.05wH2?H1 （2）绝干空气消耗量
L?
其中 H1=H0=0.009 kg水/kg绝干气 求H2： 因 I1 = I2
(1.01?1.88H1)t1?2490H1?(1.01?1.88H2)t2?2490H2
(1.01?1.88?0.009)?120?2490?0.009?(1.01?1.88H2)?40?2490H2
解得 H2 = 0.041 kg水/kg绝干空气
0.205?6.406kg绝干空气/s （6分）
0.041?0.0092000?0.205?0.351kg/s （3）G2?G1?W?3600 则
L? 或
G2?G11?w120001?0.4???0.351kg/s
1-w236000.05G?实际产品量?100%?2?100%
理论产品量G2 又 干燥收率的定义为
?? 所以 （4）t0??G2??0.351?95%?0.333kg/s （6分） G2?20?C，H0?0.009kg水/kg绝干空气 时空气的湿比容为
vH?(0.773?1.244H)
273?t
273273?20?(0.773?1.244?0.009)?
273
?0.842m3/kg绝干空气
体积流量
V?L?vH?6.406?0.842?5.394m3/s (4分)
在常压连续理想干燥器中，用风机把空气送至预热器，经120℃饱和蒸汽加热后进入干燥器以干燥某种湿物料，已知空气状况为：进预热器前湿空气中水气分压P0 = 1.175Kpa，温度为15℃，进干燥器前温度为90℃，出干燥器后温度为50℃，物料状况为：进干燥器前X1 = 0.15Kg水/Kg绝干料，出干燥器后X2 = 0.01Kg水/Kg绝干料，干燥器生产能力为250Kg/h（按干燥器出
2
口产品计），预热器总传热系数为50 w/(m·℃)。求：
1 绝干空气消耗量； 2 风机送风量； 3 预热器传热面积。 注：H = 0.622 P0 /(P- P0);
υH=(1/29+H0/18)×22.4×(t0+273)/273; IH=(1.01+1.88H)t+2490H 1． 绝干物料流量：G?G2250??248kg绝干料/h （1分）
1?x21?0.01水蒸发量：w?G(x1?x2)?248?(0.15?0.01)?34.7kg/h （1分） p01.175?0.622??0.0073kg/kg绝干气（2分）
p?p0101.33?1.175进预热器前：H0?0.622IH0?(1.01?1.88H0)t0?2490H0?(1.01?1.88?0.0073)?15?2490?0.0073?33.5kJ/kg绝干气 （2分）
进干燥器前：H1?H0?0.0073kg/kg绝干气
IH1?(1.01?1.88?0.0073)?90?2490?0.0073?110kJ/kg绝干气 （2分）
出干燥器后：H2即
I?IH1?110kJ/kg绝干气
IH2?(1.01?1.88?H2)?50?2490H2?110kJ/kg绝干气
H2?0.023kg/kg绝干气 （2分）
?w34.7??2210kg干空气/h （2分）
H2?H10.023?0.0073得
绝干空气耗量：L2． 风机送风量：
V?L?H?L(t?2731H0?)?22.4?0?1822m3/h （3分） 29182733． 预热器传热面积：
Qp?L(IH1?IH2)?2210?(110?33.5)?169100kJ/h?47kw （2分）
(120?15)?(120?90)?59.9?C
120?15ln120?90Qp?tm?47?103S???16m2 （3分）
K?Tm50?59.9用热空气干燥某种湿物料，要求干燥产品为0.1kg/s，进干燥器时湿物料温度为15℃，含水量13%（湿基），出干燥器的产品温度为40℃，含水量1%（湿基）。原始空气的温度为15℃，湿度为0.0073kg/kg，在预热器采用200kPa（绝压）的饱和蒸汽加热至100℃进入干燥器，出干燥器的废气温度为50℃，湿度为0.0235kg/kg。求: 1. 水分蒸发量W及绝干空气消耗量L。 2. 单位时间内预热器消耗热量Qp。 3. 蒸汽消耗量D。
注：200kPa（绝压）饱和蒸汽的汽化焓γ=2205（kJ/kg）; I1-I0=(1.01+1.88H0)(t1- t0) 五（20分）
4． 物料进干燥器时干基含水量：
X1?w10.13??0.149kg/kg （1分）
1?w11?0.13w20.01??0.0101kg/kg （1分）
1?w21?0.01物料出干燥器时干基含水量：
X2?绝干物料流量：G?G2(1?W2)?0.1?(1?0.01)?0.099kg绝干料/s （2分）
水分蒸发量：W?G(X1?X2)?0.099?(0.149?0.0101)?0.01375kg水分/s（4分）
?w0.01375??0.849kg绝干气/s （4分）
H2?H10.0235?0.0073绝干空气消耗量：L5． 单位时间内预热器消耗热量：
Qp?L(I1?I0)?L(1.01?1.88H0)(t1?t0)
?0.849?(1.01?1.88?0.0073)?(100?15)?73.9kW （5分）
3．蒸汽消耗量：D?Qp??73.9?0.0335kg/s?120.6kg/h （3分）
2205五、（20分）
在常压绝热干燥器中将1500kg湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。t0?25℃、H0?0.010kg/kg绝
干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为50℃。试求： （1） （2） （3） （4）
完成上述干燥任务所需要的空气量；
预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205kJ干燥系统的热效率；
通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量
/kg，忽略预热器热损失）；
Xc?0.1kg/kg绝干料，平衡含水量
X*?0.01kg/kg绝干料；已知干燥面积为48m2，恒速阶段的干燥速率Uc?2.2kg/(m2?h)，假
定降速阶段干燥速率与自由含水量(X解：（1）所需空气量
?X*)呈直线关系，则所需干燥时间为若干。
G'?G1(1?w1)?1500(1?0.18)?1230kg
X1?X2?w118??0.2195
1?w1100?181.5?0.01532
100?1.5W?G'(X1?X2)?1230(0.2195?0.01523)?251.3kg
L?WH2?H0
（1）
H2
由焓的衡算求得。对于绝热干燥过程，空气进出干燥器的焓值相等，即
(1.01?1.88?0.01)?90?2490?0.01?(1.01?1.88H2)?50?2490H2
解得：H2?0.02593kg/kg绝干气
将有关数值代入式（1），得到
L?253.1?1.578?104kg绝干气
0.02593?0.01Lw?L(1?H0)?1.578?104(1?0.01)?1.594?104kg新鲜气
（2）预热器中加热蒸汽的消耗量
Qp?L(1.01?1.88H0)(t1?t0)?1.578?104(1.01?1.88?0.01)(90?25) ?1.055?10kJ加热蒸汽消耗量为
6
1.055?106Wh???478.6kg
r2205（3）干燥系统的热效率
对于绝热干燥过程，?可用两种方法计算
Qp??W(2490?1.88t2)253.1(2490?1.88?50)??0.6157?61.57%
Qp1.055?106t1?t290?50?100%??100%?61.54%
t1?t090?25或
??(4) 干燥时间
?? ?X?X*G'[(X1?Xc)?(Xc?X*)lnc]SUcX2?X*12300.10-0.01[(0.2195?0.10)?(0.10?0.01)ln]?4.375h48?2.20.01523?0.01
温度为20°C、湿度为0.01kg/kg绝干气的常压新鲜空气，经预热器预热至120°C后用于干燥某湿物料。空气离开干燥器的温度为60°C、湿度为0.05kg/kg绝干气，湿物料进出干燥器的温度分别为30°C、50°C，湿基含水量分别为20%、5%，干燥产品流量为60kg/h，湿物料的平均比热容为2.134kJ/(kg湿物料.°C)，忽略干燥系统的热损失。试求：
( 注：
'Q?L(I2?I1)?G(I2?I1')?QL?L?1.01?(t2?t.0)?W(2490?1.88t2)?GCm(?2??1)?QL(1）新鲜空气的耗量；（2）干燥系统的热效率。
)
六、答：（1）
X1?20%5%?0.25 X2??0.053
1?20%1?5%
W?G(X1?X2)?G1?G2?L(H2?H1)
G?G1(1?w1)?60*(1?20%)?48Kg/h
?L*(0.05?0.01) 所以 L?236.4Kg绝干气/h
) ?48*(0.25?0.053（2）
干燥的水分量W总干燥的热量：
?G*(X1?X2)?48*(0.25?0.053)?9.46Kg水/h
'Q?L(I2?I1)?G(I2?I1')?QL?L?1.01?(t2?t.0)?W(2490?1.88t2)?GCm(?2??1)?QL?236.4*1.01*(60?20)?9.46*(2470?1.88*60)?60*2.134*(50?30)?0?3550.56?24622.49?2560.8?30733.85KW干燥系统热效率为
???W(2490?1.88t2)9.46*(2490?1.88*60)*100%?*100%?80.1%
Q30733.85七、计算题。（10分）
以空气为干燥介质干燥某种湿物料，新鲜空气用量为2100 Kg新鲜空气/h，温度为20℃，湿度为0.012 Kg水/Kg干气。空气经预热器加热至60℃后进入干燥器，离开时的温度为40℃。湿物料处理量为400 Kg/h，温度由20℃升到35℃，含水量由10%干燥至0.5%（均为湿基），湿物料的平均比热容Cm为3.2 KJ/(Kg绝干料.℃)。干燥器的热损失速率QL为1.2 KW。若干燥过程可视为等焓过程。 试求：（1）水分的蒸发量，Kg/h。（2）空气离开干燥器的湿度。（3）干燥器的热效率。
Q?1.01L(t2?t0)?W(2490?1.88t2)?Gccm(?2??1)?QL
一、 （20分）
在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种湿物料。每批操作处理湿基含水量为15%的湿物料500kg，物料提供的总干燥面积2
为40m。经历4h后干燥产品中的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别
2
为0.11kg水/kg绝干料及0.002kg水/kg绝干料。临界点的干燥速率为1kg水/(m?h)，降速阶段干燥速率为直线。每批操作装卸物料时间为10min，求此干燥器的生产能力，以每昼夜（24h）获得的干燥产品质量计。 一、 （20分）
[解] 由题意可知，每批操作处理湿基含水量为15%，即
X1?在恒速干燥阶段全部需要时间
15%3
?1?15t1?G?12.53(X1?XC)??(?0.11)?0.830h?4h （1）
SUC117(10分)
由此可知干燥过程还需经历降速干燥阶段 其降速干燥阶段用的时间
G?XC?X*XC?X* （2） t1??lnSUCX2?X*其中XC*?0.11，X?0.002
且 （3）
做物料衡算得
t1?t2?4h
500G2 （4）
?1?X11?X2每昼夜获得干燥产品质量
Q24联立(1)(2)(3)(4)(5)解得
?G210?460 （5）
Q?2467.9kg干燥产品/昼夜 （10分）
六、计算题。（10分）
今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%（湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气），经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%（湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气）。 试求：（a）水分蒸发量W；（5分）
（b）空气消耗量L、单位空气消耗量l；（5分） 六、（10分）解：（a）（5分）水分蒸发量W
已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，则
Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/h （1分）
X1?w1?0.3?0.429 （1分）
1?w11?0.3 X2?w21?w2?0.04?0.042 （1分）
1?0.04 W=Gc（X1-X2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg水/h （2分）
（b）（5分）空气消耗量L、单位空气消耗量l
空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。 （1分）
WW216.7???4610kg绝干空气/h （2分）
H2?H1H2?H00.052?0.00511 l???21.3kg干空气/kg水 （2分） H2?H00.052?0.005 L?1.
(20分）有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000 kg/h (以干燥产品计）。物料水分由12%降至3%（均为湿基），空气的初温为25℃，湿度为0.01 kg水/kg干空气，经预热器后升温至70℃，干燥器出口废气的干球温度为45℃。 设空气在干燥器进出口处焓值相等。试求：
（1）在H-I图上表示空气的状态变化过程； （2）初始状态下的空气用量为多少m3/s？ （I=（1.01+1.88H)t+2500 H，vH?(0.772?1.244H0)273?t1273）
3（20分）解：（1）（10分）干燥系统示意图见附图1。在H-I图上的空气状态变化见附图2.
w1=0.12t0=25oCH0=0.01w2=0.03G2=1000 kg/h附图1 干燥系统示意图
预热器t1=70oC干燥器t2=45oCI1t1t2t020H 附图2 空气状态变化图
（10分）
（2）（10分）求空气用量 蒸发水分量
W?G2w1?w20.12?0.03?1000??102.3 kg/ h1?w11?0.12（1.01+1.88H1)t2+2500 H1=(1.01+1.88H2) t2+2500 H2
因水分在干燥器进出口处焓值相等，所以I1=I2，即
因H1=H0=0.01 kg/kg, t1=70℃, t2=45℃, 故有
（1.01+1.88×0.01) ×70+2500×0.01=(1.01+1.88H2) ×45+2500H2
解得H2=0.107 kg/kg 干空气用量
L=W/(H2-H1)=102.3/(0.107-0.01)=1054.6 kg/h （5分）
方法1：湿空气质量流量 L’=L(1+H1)=1054.6(1+0.01)=1065.1 kg/h
湿空气的平均分子量
M=1.01/(1/29+0.01/18)=28.8
初始状态下的湿空气的体积流量
1065.1?103?8.314?(273?25)nRT28.833V???904.3 m/h?0.251 m/s（5分）
P101.325?102方法2：空气的湿比容
273?t1273?25?(0.772?1.244?0.01)??0.856 m3/kg干空气
273273初始状态下的湿空气体积流量 V?0.856?1054.6?902.7 m3/h?0.251 m3/svH?(0.772?1.244H0)六、（20分，08考研）如附图所示，某干燥器的操作压强为80kPa（绝压），出口气体的温度t2为59℃，相对湿度φ2为72%。为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于92℃，故将部分出口气体送回干燥器入口与新鲜空气混合，混合后气体相对湿度φm为11%。已知新鲜空气的质量流量为0.49kg/s，温度t0为18℃，湿度H0为0.005kg水/kg绝干空气。 试求：（1）空气的循环量LR；（2）新鲜空气预热后的温度t1；（3）预热器需提供的热量QP。 （水的饱和蒸气压：59℃时为19.013kPa，92℃时为75.598kPa）
六、（20分，05考研）某并流式干燥器的操作压力为101kPa，湿物料流量为1200kg/h，湿基含水量为15%，要求干燥产品的湿
基含水量不超过0.5%。以温度为20℃、湿度为 0.0723kg水/Kg绝干气的新鲜湿空气为干燥介质，在预热器中预热至90℃后送入干燥器，湿空气离开干燥器的温度仍为90℃，湿度为0.239 kg水/kg绝干气。单位干燥面积绝干物料量Gc/S= 20kg绝干料/m2，物料所含水分性质如图1所示，干燥速率曲线如图2所示。水在20℃、90℃时的饱和蒸汽压分别为2.34kPa和70.09kPa。试求：
(1) 新鲜湿空气消耗量；（2）预热器提供的热量（忽略预热器的热损失）；
(3) 在H-I图上作出干燥过程湿空气的状态变化示意图；(4) 计算干燥过程所需的时间。
六、（20分，06考研）在常压绝热干燥器中将1500kg湿物料从原始含水量18%降至1.5%(均为湿基)。t0?25℃、
离开干燥器空气的温度为50℃。试求： (1)H0?0.010kg/kg绝干气的空气在预热器中升温至90℃后进入干燥器，
完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为2205kJ/kg，忽略预热器热损
失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量
Xc?0.1kg/kg绝
m2，恒速阶段的干燥速率
干料，平衡含水量
X*?0.01kg/kg绝干料；已知干燥面积为48
Uc?2.2kg/(m2?h)，假定降速阶段干燥速率与自由含水量(X?X*)呈直线关系，则所需干燥时间为若干。
六、（20分，07考研）采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料，已知数据标示于附图中。在常压操作中，假设系统热损失可忽略，
干燥操作为等焓干燥过程。求（1）新鲜空气体积流量（m3/h）?（2）进入干燥器的湿空气的温度及焓？（3）预热器的加热量？ ［注：I?(1.01?1.88H)t?2490H， vH＝（0.772+1.244H）×(273+t)/t×(P0/P)］