Q3?V(1.01?1.88H0)(t2?t0)??解：干燥流程如本题附图所示。 (1)干燥器的生产能力
Qp?Q补?Q3?QLQp?Q补
G2?G11?w11?1.5%?9 200??9 080kg/h 1-w21?0.2%(2) 水分蒸发量
W?G1?G2?9 200?9 080=120 kg/h
(3) 干空气用量
作干燥系统的热量衡算 QP?Q补?V(I2?I0)?G2cpm2?2?G1cpm1?1?QL (a) 查教材上册(p264)23℃下水的饱和蒸汽压为2.809kPa,查教材上册(p265) 23℃下水的汽化潜热
2439 kJ/kg。
23℃下空气的饱和湿度
HW?0.622pW2.809?0.622??0.0177kg水汽/kg干气
p?pW101.3?2.809入预热器空气的湿度
H?HW?1.091.09(t?tW)?0.0177??(25?23)?0.0168 kg水汽/kg干气 rW2439入预热器空气的焓 I0?(1.01?1.88H0)t0?2500H0
?(1.01?1.88?0.0168)?25?2500?0.0168?68.04kJ/kg干气
预热后空气的焓 I1?(1.0?1
1.H818t1?) 10 02H51 ?(1.0?1.?880.0?168?)95?2500?0.0kJ/kg16干气
预热器的热负荷 QP?V(I1?I0)?V(140.95?68.04)?72.91V 离开干燥器空气的焓 I2?(1.01?1.88H2)t2?2500H2
?(1.01?1.88H2)?65?2500H2?65.65?2622H2
湿物料的焓
G1cpm1?1?(G2cpm2?WcpL)?1?(9080?1.84?120?4.18)?25?4.302?105kJ/h
干燥产品的焓
G2cpm2?2?9080?1.84?34?5.680?105kJ/h
查教材上册(p265) 145℃下饱和蒸汽的冷凝热 2137.5 kJ/kg。 热损失 补充热量
QL?Wr?120?2137.5?2.565?105 kJ/h
Q补?117r?117?2137.5?2.501?105
将以上计算结果及已知数据代入式(1)得：
72.91V?2.501?105?V(65.65?2622H2?68.04)?5.680?105?4.302?105?2.565?105
整理上式有：(2622H2?75.30)V?1.442?105?0 (b) 干空气用量 V?W120 (c) ?H2?H0H2?0.01684联立式(b)、(c)得：H2?0.0250水汽/kg干气， V?1.463?10kg/h
(4) 预热器的换热面积
预热器的热负荷 QP?72.91V?72.91?1.463?104?1.067?106 kJ/h?296.4 kW
传热平均推动力
?tm?t1?t095?25??79.96℃ T?t0145?25lnln145?95T?t1
296.4?103A???148 m2
K?tm25?79.96Qp(5) 干燥器的热效率
??Qp?Q补?Q3?QLQp?Q补
Q3?V(1.01?1.88H0)(t2?t0)
?1.46?3410? 所以
(1.?011.?880.?016?8)(?652?5kJ/h )6.095105Q3?QL6.095?105?2.565?105??1??1??34.2% 65Qp?Q补1.067?10?2.501?1014-9 设置中间换热器的干燥过程
一理想干燥器在总压为100 kPa下，将湿物料由含水20%干燥至1%，湿物料的处理量为1.75 kg/s。室外大气温度为20℃，湿球温度为16，经预热后送入干燥器。干燥器出口废气的相对湿度为70%。现采用两种方案：(1) 将空气一次性预热至120℃送入干燥器；(2) 预热至120℃进入干燥器后，空气增湿至??70%。再将此空气在干燥器内加热至100℃(中间加热)继续与物料接触，空气再次增湿至??70%排出器外。求上述两种方案的空气用量和热效率。
思路分析：(1)将空气一次性预热至120℃送入干燥器的空气用量与热效率 干燥流程如下图所示。
H0t0=20℃td0=16℃t1=120℃H1空气预热干燥?2?70%t2,H2废气
习题14-9附图1 空气一次性预热至120℃时的干燥流程
空气用量与热效率的计算思路如下：
Gc?G1(1?w1)W=Gc(X1?X2)V＝WH2－H0X1?w11?w1X2?w21-w2??t1-t2t1-t0
(2) 有中间换热器时的空气用量与热效率 干燥流程如下图所示。
H0t0=20℃td0=16℃t1=120℃H1空气预热?2?70%干燥中间加热t2,H2t3=100℃H3干燥过程2干燥?4?70%t4,H4废气干燥过程1
习题14-9附图2 设置中间换热器时的干燥流程
空气用量与热效率的计算思路如下：
WV＝H4－H0?Vcp,H0(t1?t2)?Vcp,H2(t3?t4)(Qp?Q3)?(Q?p?Q3)???Qp?Q?Vcp,H0(t1?t0)?Vcp,H2(t3?t2)p
解：湿物料干基含水量
X1?w10.2??0.25 1?w11?0.2干燥产品干基含水量
X2?w20.01??0.01
1?w21?0.01绝干物料的质量流量 Gc?G1(1?w1)?1.75?(1?0.2)?1.4kg干料/s 水分蒸发量 W?Gc(X1?X2)?1.4?(0.25?0.01)?0.336kg/s (1) 将空气一次性预热至120℃送入干燥器的空气用量与热效率
I120⑤1⑥2④0??70%??100 16②③a①H
习题14-9 附图3
注：线①、②、⑤为等干球温度线；a→0 等焓过程；0→1 等湿过程；1→2 等焓过程
据附图2所示方法查教材下册图14-4得： H0＝0.01kg水汽/kg干气，H2=0.041 kg水
汽/kg干气，t2?42℃。
干空气用量
V＝W0.336＝＝10.84kg/s
H2－H00.041－0.01湿空气用量
V?＝（V1?H0）=10.84?(1+0.01)=10.95kg/s
干燥系统的热效率
??t1-t2120?42??78% t1-t0120?201I3120⑤⑥⑨??70%⑦4⑧100④2??100 160②③a①H(2) 有中间换热器时的空气用量与热效率
习题14-9附图4 设置中间换加热器时的空气状态变化过程
注：线①、②、⑤、⑧为等干球温度线；a→0 等焓过程；0→1 等湿过程；1→2 等焓过程；2→3 等湿过程；3→4 等焓过程
据附图4所示方法查教材下册图14-4得： H0＝0.01kg水汽/kg干气，H2=0.041 kg水汽/kg干气，t2?42℃，H4=0.0615 kg水汽/kg干气，t2?51℃。
干空气用量
V＝W0.336＝＝6.52kg/s
H4－H00.0615－0.01湿空气用量
V?＝（V1?H0）=6.52?(1+0.01)=6.58kg/s
将干燥流程分为2个，两个干燥器均为理想干燥器，两个流程的预热器热负荷分别记为Qp、Q?p，加热空气耗热分别记为Q3、Q3?。干燥系统的热效率为
???Vcp,H0(t1?t2)?Vcp,H2(t3?t4)(Qp?Q3)?(Q?p?Q3) ?Qp?Q?Vcp,H0(t1?t0)?Vcp,H2(t3?t2)p
?（1.01?1.88H0)(t1?t2)?（1.01?1.88H2)(t3?t4)
（1.01?1.88H0)(t1?t0)?（1.01?1.88H2)(t3?t2)
?（1.01?1.88?0.01)(120?42)?（1.01?1.88?0.04)(100?51)
（1.01?1.88?0.01)(120?20)?（1.01?1.88?0.04)(100?42) ?80.5%
14-10 废气循环的干燥过程(理想干燥器)
从废气中取80%(质量分数)与湿度为0.0033kg/kg干气、温度为16℃的新鲜空气混合后进入预热器(如附图示)。已知废气的温度为67℃，湿度为0.03 kg水/kg干气。物料最初含水量为47%(湿基，下同)，最终含水量为5%，干燥器的生产能力为1 500kg湿物料/h。试求干燥器每小时消耗的空气量和预热器的耗热量。设干燥器是理想干燥器。
20%to风机5?67C废气53H?干燥器50.03 80%4废气2toV0?16CR新鲜H0?0.0033空气1V预热器
习题14-10 附图
思路分析：
Qp?(V?VR)(I2?I1)I0?(1.01?1.88H0)t0?2500H0理想干燥I2?I3?I4?I5Qp?V(I5?I0)(V?VR)I1?VI0?VRI3I5?(1.01?1.88H5)t5?2500H5解：湿物料干基含水量
Xw11?1?w?0.47?0.8868 11?0.47干燥产物干基含水量 X22?w1?w?0.05?0.05?0.0526 21绝干物料质量流量
Gc?G1(1?w1)?1500?(1?0.47)?795kg/h
干空气用量
V＝G（cX1－X2）＝795?（0.8868－0.0526）＝2.48?104Hkg/h 5－H10.03－0.0033预热器耗热量 Qp?(V?VR)(I2?I1)
因干燥为理想干燥，故
I2?I3?I4?I5
又
(V?VR)I1?VI0?VRI3
将式(b)、(c)代入式(a)得：
Qp?V(I5?I0)
(a) (b)
(c)
I0?(1.01?1.88H0)t0?2500H0
?(1.01?1.88?0.0033)?16?2500?0.0033?24.5kJ/kg干气
I5?(1.01?1.88H5)t5?2500H5kJ/kg
1 ?(1.0?1.?880.?03)?67?2500?0.0干气 kJ/kg
Qp?2.48?104?(146.4?24.5)?3.02?106kJ/h
湿空气用量 V??V(1?H0)?2.48?104?(1?0.0033)?2.49?104kg/h