13干燥 习题课答案(3)

2019-02-15 22:00

得ps?7.37kPa,则??Hp0.018?101.3??38.7%

ps(0.622?H)7.37?(0.622?0.018)(2)湿空气加热过程中,湿度保持不变,其水汽分压也不变 pw?Hp0.018?101.3??2.849kPa

0.622?H0.622?0.018当相对湿度为10%时,饱和蒸汽压必须为ps?pw/??2.849/10%?28.49kPa,又饱和蒸汽压表查得相对应的蒸汽温度为67.8℃;所以为使相对湿度降为10%,必须将温度上升到67.8℃。

3、如图所示,干燥器出口的湿空气经冷却冷凝器去除部分水汽,使其湿度降低后送入预热器作为干燥介质进入干燥器。试在湿度图上表示湿空气在此干燥系统中的变化过程(干燥过程为等焓干燥)

答案:

解:在此循环系统中,湿空气由(t0,H0)状态预热至 ( t1,H1)状态,通过干燥器等焓干燥到 (t2,H2) 状态。此状态湿空气的湿度较大, 在冷却冷凝器 中冷凝部分的水汽使湿度降 至H0并且湿空气处于 饱和状态。这一 过程在湿度上表示如图所示。

H0,t0GC,X1预热器 H1,t1干燥器 GC,X2 H2,t2冷却冷凝器 风机 题3图

4、如图所示一常压干燥系统,将干燥器出口废气部分返回与新鲜空气混合后进行预热和等焓干燥过程,试在湿度图上表示系统中湿空气状态变化过程。

GC,X1

H0,t1H2,t2 H0,t0Hm,tm预热器 干燥器

GC,X2

H,t

风机

题4图 ?,H1?)5、如图所示一常压干燥器,在干燥器中设置一中间加热器把干燥中的湿空气由(t1?,H2?)??t1、t2<t1?,试在湿度图上表示出湿空气状态的变化过程。 加热到(t2,其中t2

H0,t0?,t1? H1GC,X1预热器 H1,t1中间加热器 H2,t26、已知湿空气温度为,总压为100kPa,湿球温度为30℃,试计算该湿空气以下诸参GC,X2 ?,t2? H2数:(1)湿度;(2)相对湿度;(3)露点;(4)焓值;(5)湿比体积。

答案:

解:由饱和水蒸气表查得:tw?30℃时,ps?4.25kPa,汽化潜热为?w?2423.7kJ/kg。

在湿球温度下,空气的饱和湿度为:

Hw?0.622pS4.25?0.622??0.0276kg水/kg干空气

p?ps100?4.25由湿球温度计算式可求得空气的湿度: H?Hw?1.091.09(t?tw)?0.02?76?(50?30)kg0.水01kg8干空气6/ ?w2423.7 (2)在干球温度t?50℃时,ps?12.34kPa,由空气湿度计算式可求得该空气中的水

汽分压为:p水汽?Hp0.0186?100??2.904kPa

0.622?H0.622?0.0186 空气的相对湿度:??p水汽ps?2.904?23.5% 12.34 (3)在露点温度下空气刚好达到饱和态,空气中的水汽分压p水汽?2.904kPa,、即为水在

露点下的饱和蒸汽压,查表可得td?23℃。

(4)若以0℃的水及0℃的空气为焓的基准,该湿空气的焓为:

I?(cpg?cpvH)t??0H?(1.01?1.88?0.0186)?50?2500?0.0186?98.8kJ/kg干空气TT0p01H(?pM气M水

(5)在压强不太高时,湿空气可视为理想气体,其比容可由下式计算得到:

??22?.4?

)

27?350101.310.03186?22?.4??(?)m0.kg9干空气54/27310029187、某常压等焓干燥器,处理量为500g/s,湿物料湿基含水量5%,产品湿基 含水量不高于1%;新鲜空气温度20℃,湿度为0.005kg/kg,空气预热至150℃后进入干燥器,试求:(1)当空气出口温度为40℃时,预热器所需提供的热量;(2)若出

口空气在管路与旋风分离器装置中温度下降了10℃,产品是否会发生返潮现象?

答案: 解:(1)根据预热器的热量衡算得到预热器所需热量为: Qp?L(I1?I0)?LcH(t1?t0)?LcH(t1?t0)

10先求L: 由物料衡算可知:L?W/(H2?H1)

W?G1w1?w25?1?500??20.2g/s

1?w2100?1等焓干燥:I2?I1,即(1.01?1.88H1)t1?2492H1?(1.01?1.88H2)t2?2492H2

(1.01?1.88?0.005)?150?2492?0.005?(1.01?1.88H2)?40?2492H2?H2?0.0487kg/kgW20.2?10?3 L???0.4625kg/s

H2?H10.0487?0.005

cH?cH?1.01?1.88?0.005?1.019kJ/kg℃

10Qp?LcH(t1?t0)?0.4625?1.019?(150?20)?61.29kJ/s

1(2)干燥器出口温度为40℃,经过管路和旋风分离器后温度下降了30℃,此时若湿空气的水汽

分压小于饱和蒸汽压pw?ps,则不会发生返潮现象;查饱和水蒸汽压30℃时,,湿空气出口湿度为0.0487kg/kg ps?4.25kPa则水汽分压:pw?会发生返潮现象。

Hp0.0487?101.3??7.36kPa?4.25kPa?ps

0.622?H0.622?0.04878、用连续并流干燥器干燥含水2%物料9000kg/h,物料出口温度分别为25℃、35℃,

产品要求汗水0.2%(湿基,下同)绝干物料比热1.6kJ/kg℃;空气干球温度为27℃,湿球温度为20℃,预热至90℃,空气离开干燥器时温度为60℃;干燥器无额外补充热量,热损失为600kJ/kg;试求:(1)产品量G2;(2)绝干空气用量L和新鲜空气体积流量Vh;(3)预热器耗热量;(4)热效率;(5)判断产品是 否会发生返潮现象。

答案: 解:(1)产品量根据物料衡算可直接计算:

G2?G11?w1100?2?9000??8837.68kg/h

1?w2100?0.2(2)绝干空气用量L和新鲜空气体积流量Vh

首先确定空气出口状态,本题非等焓干燥,且空气出口温度t2已知,可用解析法确定空气出口湿度。

I2?I1?c1tM1?qd??q?? (1)

H2?H1 计算?值,根据已知条件水分蒸发量为

W?G1?G2?9000?8837.68?162.32kg/h CM2?(1?0.2%)?1.6?0.2%?4.2?1.605kJ/kg℃

?q?q1?qM?q1?G2CM2(tM1?tM2)8837.68?1.605?(35?25)?600?W162.63

?1473.97kJ/kg水干燥器无额外补充能量qd?0,将以上数据带入?计算式,得:

??4.2?25?0?1473.97??1368.97kJ/kg水

由新鲜空气的干球温度和湿球温度从湿度图上查得H0?H1?0.012,代入(1)式得:

(1.01?1.88H2)?60?2492H2?(1.01?1.88?0.012)?90?2492?0.012??1368.97H2?0.012 ?H2?0.0198kg/kg绝干空气量:L?W162.32??2.08?104kg/h

H2?H10.0198?0.012?H?(0.773?1.244H0)0新鲜空气的比体积:

273?t0273

273?27?(0.773?1.244?0.012)??0.8659m3/kg273新鲜空气的体积流量为:

Vh?L?H?2.08?104?0.8659?1.80?104m3/h

0(3)预热器耗热量:

46 Qp?LcH(t1?t0)?2.08?10?1.033?(90?27)?1.354?10kJ/h?376kW

1(4)热效率: ?h?Q?W(?0?cwt2?c1tw)? QQ由湿度图查得:t1?90℃,H1?0.012kg/kg可查得:tw?35℃, 无额外补充能量Q?Qp,则热效率为:

?h?W(?0?cwt2?c1tw)Q

(2492?1.88?60?4.2?35)?162.32??29.5a.354?10(5)产品是否返潮:

湿空气出口状态为:t2?60℃,H2?0.0198kg/kg,饱和蒸汽压为ps?19.92kPa 其水汽分压为:pw?H2p0.0198?101.3??3.125kPa

0.622?H20.622?0.0198?pw?ps,∴不会发生返潮现象。

9、某干燥器的操作压强为79.98kPa,出口气体的温度为60℃,相对湿度70%,将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气混合,使进入干燥器的气体温度不超过90℃,相对湿度为12%。已知新鲜空气的质量流率为0.5025kg/s,温度为20℃,湿度为0.005kg水/kg干空气,试求:(1)新鲜空气的预热温度及空气的循环量; (2)预热器提供的热量为多少?若将流程改为先混合后预热,所需热量是否变化?

答案: 解:

(1) 在新鲜空气中,干空气的流量 VR,t2

V?V?1?H00.5025 ?

1?0.005?0.5kg干空气/sV,t0 H0 t1VmH1tm V,t2

,tHV?R2,2水在t2?60℃时的饱和蒸汽压为19.91kPa,出口气体的湿度为: H2?0.622?pS?p??ps0.7?19.910.6?22?0.k1g水313k干空气g/

79.9?80.?719.91水在tm?90℃时的饱和蒸汽压为70.09kPa,出口气体的湿度为: Hm?0.622?mpS?p??mps0.1?270.090.6?22?0.kg0水73kg1干空气/

79.9?80.?1270.09 以混合点为控制体,对水分做物料衡算,可求出循环气量为: VH0?VRH2?(V?VR)Hm VR?VHm?VH0.5?(0.07?310.005)0??0.58k5g干空气H2?Hm0.131?30.0731/s

以混合点为控制体做热量衡算,可求出新鲜空气的预热温度为

VI1?VRI2?(V?VR)Im V?(1.01?1.88H1)t1?2500H1??VR?(1.01?1.88H2)t2?2500H2?

?(V?VR)?(1.01?1.88Hm)tm?2500Hm?将V?0.5,H1?0.005,VR?0.585,H2?0.1313,Hm?0.0731,tm?90℃代入上式,求得空气的


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