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13、什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度?
两者有何关系?
如何测定?
14要提高恒速干燥阶段的干燥速率,你认为可采取哪些措施?
15.测定湿球温度时,当水的初温不同时,对测量结果有无影响?
为什么
16.在对流干燥过程中。
为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体?
17.如何强化干燥过程?
18.为什么临界含水量Xc的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?
下列两种情况下Xc将会变大还是变小?
(1)提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时;
(2)物料的厚度减小时。
试从干燥机理加以分析。
二、计算题:
1.已知湿空气的(干球)温度为50℃,湿度为0.02kg/kg干气,试计算下列两种情况下的相对湿度及同温度下容纳水分的最大能力(即饱和湿度),并分析压力对干燥操作的影响。
(1)总压为101.3kPa;
(2)总压为26.7kPa。
解:
(1)时:
由
查得50℃水的饱和蒸汽压为12.34kPa,则相对湿度
饱和湿度:
(2)时:
由此可知,当操作压力下降时,,HS,可吸收更多的水分,即减压对干燥有利。
2.常压下湿空气的温度为80℃、相对湿度为10%。
试求该湿空气中水汽的分压、湿度、湿比容、比热及焓。
查得80℃下水的饱和蒸汽压为47.38kPa。
水汽分压
湿度
湿比容
比热
焓
3.在I-H图上确定本题附表中空格内的数值。
干球温度
t/℃
湿球温度
tw/℃
露点温度
td/℃
湿度
H/kg/kg干气
相对湿度
/Φ%
焓
/IkJ/kg干气
水汽分压
pv/kPa
1
(30)
(20)
15
0.011
40
60
1.9
2
(70)
45
42.5
0.063
30
240
(9.5)
3
(60)
35
(0.03)
23
140
4.5
4
(50)
37
35.5
0.042
6.2
5
(40)
25
0.015
80
2.2
5.常压下将温度为25℃、相对湿度为50%的新鲜空气与温度为50℃、相对湿度为80%的废气混合,混合比为2:
3(以绝干空气为基准),试计算混合后的湿度、焓及温度。
(1)的新鲜空气:
25℃时,
的废气:
50℃时,
所以混合湿度
混合焓:
而
6.干球温度为20℃、湿球温度为16℃的空气,经过预热器温度升高到50℃后送至干燥器内。
空气在干燥器内绝热冷却,离开干燥器时的相对湿度为80%,总压为101.3kPa。
试求:
(1)在I-H图中确定空气离开干燥器时的湿度;
(2)将100m3新鲜空气预热至50℃所需的热量及在干燥器内绝热冷却增湿时所获得的水分量。
(1)空气,查得
预热后:
绝热冷却后,查得
(2)湿空气的比容:
则100m3湿空气中绝干空气的质量:
预热器加入热量:
获得水分量:
7.湿空气在总压101.3kPa、温度10℃下,湿度为0.005kg/kg干气。
试计算:
(1)相对湿度Φ1;
(2)温度升高到35℃时的相对湿度Φ2;
(3)总压提高到115kPa,温度仍为35℃时的相对湿度Φ3;
(4)如总压提高到1471kPa,温度仍维持35℃,每100m3原湿空气所冷凝出的水分量。
(1)10℃水饱和蒸汽压
(2)t2=35℃,
(3)时,
(4),t2=35℃时:
饱和湿度
原湿空气比容
100m3原湿空气中绝干空气质量
则冷凝出水
8.附图为某物料在25℃时的平衡曲线。
如果将含水量为0.35kg水/kg干料的此种物料与Φ=50%的湿空气接触,试确定该物料平衡水分和自由水分,结合水分和非结合水分的大小。
Φ=50%,
平衡水分
则自由水分
Φ=100%,
即结合水分
则非结合水分
9.在常压干燥器中将某物料从湿基含水量10%干燥至2%,湿物料处理量为300kg/h。
干燥介质为温度80℃、相对湿度10%的空气,其用量为900kg/h。
试计算水分汽化量及空气离开干燥器时的湿度。
,在H-I图中查得H1=0.031kg/kg干气
绝干空气质量
物料干基含水量
绝干物料量
汽化水分量
又
则干燥器空气出口湿度
10.在某干燥器中干燥砂糖晶体,处理量为100kg/h,要求将湿基含水量由40%减至5%。
干燥介质为干球温度20℃,湿球温度16℃的空气,经预热器加热至80℃后送至干燥器内。
空气在干燥器内为等焓变化过程,空气离开干燥器时温度为30℃,总压为101.3kPa。
(1)水分汽化量;
(2)干燥产品量;
(3)湿空气的消耗量;
(4)加热器向空气提供的热量。
(1)水分汽化量
或
(2)干燥产品量
(3)由查图,得
预热后
出口空气:
等焓过程
即
得:
湿空气用量
(4)预热器中的加热量:
11.在常压干燥器中,将某物料从湿基含水量5%干燥到0.5%。
干燥器的生产能力为7200kg干料/h。
已知物料进、出口温度分别为25℃、65℃,平均比热为1.8kJ/(kg·
℃)。
干燥介质为温度20℃、湿度0.007kg/kg干气的空气,经预热器加热至120℃后送入干燥器,出干燥器的温度为80℃。
干燥器中不补充热量,且忽略热损失,试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。
物料干基含水量
即
(1)
干燥器中不补充热量,且忽略热损失,则
即
(2)
将上式代入
(2)中,
(3)
联立
(1)、(3)得:
12.用热空气干燥某种湿物料,新鲜空气的温度为20℃、湿度为0.006kg/kg干气,为保证干燥产品质量,要求空气在干燥器内的温度不能高于90℃,为此,空气在预热器内加热至90℃后送入干燥器,当空气在干燥器内温度降至60℃时,再用中间加热器将空气加热至90℃,空气离开干燥器时温度降至60℃,假设两段干燥过程均可视为等焓过程,试求:
(1)在I-H图上定性表示出空气通过干燥器的整个过程;
(2)汽化每千克水分所需的新鲜空气量。
空气状态变化过程如图所示。
A:
得
也即
故汽化1kg水所需干空气用量
新鲜空气用量
13.在常压连续逆流干燥器中,采用废气循环流程干燥某湿物料,即由干燥器出来的部分废气与新鲜空气混合,进入预热器加热到一定的温度后再送入干燥器。
已知新鲜空气的温度为25℃、湿度为0.005kg/kg干气,废气的温度为40℃、湿度为0.034kg/kg干气,循环比(循环废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比)为0.8。
湿物料的处理量为1000kg/h,湿基含水量由50%下降至3%。
假设预热器的热损失可忽略,干燥过程可视为等焓干燥过程。
(1)在I-H图上定性绘出空气的状态变化过程;
(2)新鲜空气用量;
(3)预热器中的加热量。
(1)废气循环流程如下图所示。
图中:
(2)物料干基含水量
绝干物料
汽化水分量
对整个干燥过程进行物料衡算
则绝干空气用量
(3)预热器中加热量
而
其中
14.若空气用量相同,试比较下列三种空气作为干燥介质时,恒速阶段干燥速率的大小关系。
(1)t=60℃,H=0.01kg/kg干气;
(2)t=70℃,H=0.036kg/kg干气;
(3)t=80℃,H=0.045kg/kg干气。
(1)由t=60℃,H=0.01kg/kg干气查图,得,
传热推动力:
传质推动力:
(2)同理:
传热推动力:
(3)传热推动力:
恒速阶段干燥速率与其推动力成正比,比较之,有:
(3)>
(2)>
(1)。
16.在恒定干燥条件下,将物料由干基含水量0.33kg/kg干料干燥到0.09kg/kg干料,需要7小时,若继续干燥至0.07kg/kg干料,还需多少时间?
已知物料的临界含水量为0.16kg/kg干料,平衡含水量为0.05kg/kg干料。
设降速阶段的干燥速率与自由水分成正比。
解得
当时,
17、某湿物料在常压干燥器内进行绝热干燥,干燥后的产品为4000kg/h,湿物料的含水率为15%(湿基,下同),产品的含水率不得高于1%,空气的初始温度为20℃,相对湿度为40%。
空气预热至120℃后进入干燥器,气体出干燥器的温度选定为70℃。
问:
⑴所需湿空气用量(m3/h);
(2)预热器的热负荷(kW);
(3)干燥器的热效率;
(4)若选定气体出干燥器的温度过高(或过低),其弊端是什么?
思路分析:
空气与物料
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