食品工程原理答案冯骉第11章文档格式.docx

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（1）湿度；

（2）相对湿度；

（3）露点；

（4）焓；

（5）湿比热容。

[解]

（1）由饱和水蒸气表查得，在tw=30℃时，水的饱和蒸汽压ps=4.25kPa，汽化潜热为rw=2423.7kJ/kg。

在湿球温度下，空气的饱和湿度为：

Hw=0.622ps/（pT-ps）=0.622×

4.25/（100-4.25）=0.0276kg/kg干空气

根据空气湿度计算式，可求得该空气的湿度为：

H=Hw-1.09（t-tw）/rw=0.0276-1.09×

（50-30）/2423.7=0.0186kg/kg干空气

（2）由饱和水蒸气表查得，在t＝50℃下，水的饱和蒸汽压ps=12.34kPa。

根据空气湿度计算式，可求得该空气中的水蒸汽分压为：

p=pTH/（0.622+H）=100×

0.0186/（0.622+0.0186）=2.904kPa

空气的相对湿度为：

=p/ps=2.904/12.34=23.5%

（3）在露点下空气刚好达到饱和状态，空气中的水汽分压p=2.904kPa即为水在露点下的饱和蒸汽压，故由饱和水蒸气表查得，此空气的露点td=23℃。

（4）I=（1.01+1.88×

0.0186）×

50+2500×

0.0186=98.8kJ/kg干空气

（5）vH=（1/29+0.0186/18）×

22.4×

（273+50）×

101.3/（273×

100）=0.954m3/kg干空气

11-3若常压下某湿空气为20℃，湿度0.014673kg/kg绝干空气，试求：

（1）湿空气的相对湿度；

（2）湿空气的比体积；

（3）湿空气的比定压热容；

（4）湿空气的质量焓。

若将上述空气加热到50℃，再分别求上述各项。

[解]

（1）20℃时，由水的热力学性质表查出ps=2.3346kPa

0.014673=0.622×

2.3346/（101.3-2.3346）解得=1=100%

该空气为水蒸气所饱和，不能作干燥介质用。

vH=（0.722+1.244H）×

（273+t）/273=0.848m3/kg干空气

cH=1.01+1.88×

0.014673=1.038kJ/（kg.K）

I=（1.01+1.88×

0.014673）×

20+2490×

0.014673=57.29kJ/kg干空气

（2）50℃时，水蒸气的饱和蒸汽压为12.34kPa

当空气从20℃加热到50℃时，湿度没有变化，故：

12.34/（101.3-12.34）=18.92%

由计算结果看出，湿空气被加热后相对湿度降低了。

vH=（0.722+1.244×

（273+50）/273=0.935m3/kg干空气

湿空气的比定压热容只是湿度的函数，因此20℃与50℃时的湿空气比定压热容相同。

50+2490×

0.014673=88.42kJ/kg干空气

11-4将质量流量0.9kg干空气/s的湿空气A（tA=20℃，A=0.80）与质量流量0.3㎏干空气/s的湿空气B（tB=80℃，B=0.3）混合，求混合后空气的状态参量。

[解]由H－I图查得两种空气的湿含量和焓如下：

HA=0.012kg/kg干空气IA=50kJ/kg干空气HB=0.103kg/kg干空气IB=350kJ/kg干空气

Hm=（mAHA+mBHB）/（mA+mB）=（0.9×

0.012+0.3×

0.103）/（0.9+0.3）=0.035kg/kg干空气

Im=（mAIA+mBIB）/（mA+mB）=（0.9×

50+0.3×

350）/（0.9+0.3）=125kJ/kg干空气

11-5调节干燥需要的空气状态，干燥操作如图11-6所示。

已知状态A：

tA=30℃，td=20℃，qv=500m3/h湿空气；

状态B：

通过冷凝器后，空气中的水分除去2㎏/h；

状态C：

通过加热器后，空气的温度tB=60℃，干燥器在常压﹑绝热条件下进行。

水在不同温度下的饱和蒸汽压如下表：

t/℃

10152030405060

ps/kPa

1.22631.70692.33484.24777.377112.341019.9241

试求：

（1）作空气状态变化图；

（2）经过冷凝器后空气的温度和湿度；

（3）经过加热器后空气的相对湿度。

[解]

（1）由于给出了状态A的露点，故可由其对应的蒸气压计算该状态的湿度HA，根据给出的冷凝水量和空气量可确定HB，冷凝器内空气状态的变化由A到B’到B。

冷凝器除去空气中的部分水分后，送到加热器等湿升温到C点（60℃）。

在干燥器的干燥过程中空气增湿，到达A点，形成一个循环过程。

空气状态变化如附图。

（2）根据露点温度td可从给出的水的饱和蒸汽压数据中查到ps=2.3348kPa，此值即为进入换热器l的空气的水蒸气分压p，因此：

HA=0.622ps/（pT-ps）=0.622×

2.3348/（101.3-2.3348）=0.01467kg/kg干空气

vH=（1/29+HA/18）×

（273+30）/273=0.878m3/kg干空气

故qm=qv/vH=500/0.878=569.5kg/h

由物料衡算：

qm’=qm（HA-HB），所以：

HB=HA-qm’/qm=0.014673-2/569.5=0.01116kg/kg干空气

（3）根据湿含量的定义，在空气达到饱和时：

HB=0.622ps/（pT-ps）

ps=HBpT/（0.622+HB）=0.01116×

101.3/（0.622+0.01116）=1.785kPa

查得温度为tB=16℃。

此时的ps等于C点的空气中的水蒸气分压p，另外，由tc=60℃，从给出的数据中查到水的饱和蒸汽分压ps=19.924kPa。

因此，该处空气的相对湿度为：

=p/ps=1.785/19.924=0.0896=8.96%

11-6在一常压转筒干燥器中，将其物料从（湿基）含水量4.0%干燥到0.5%，干燥产品流量为600kg/h，空气进预热器前t0=25℃，相对湿度

0=55%，经过预热器加热到t1=85℃后再进入干燥器，出干燥器时t2=30℃。

物料进干燥器时1=24℃，出干燥器时2=60℃，绝干物料的比定压热容为0.52kJ/（kg绝干物料.K）。

假设干燥器的热损失为18000kJ/h，（25℃时水的饱和蒸汽压=3.168kPa）。

（1）绝干空气的质量流量；

（2）在单位时间内预热器中的传热量。

[解]X1=0.04/（1-0.04）=0.0417kg/kg绝干物料X2=0.005/（1-0.995）=0.005kg/kg绝干物料

Gc=G2（1-w2）=600（1-0.005）=597kg绝干物料/h

W=Gc（X1-X2）=597（0.0417-0.005）=21.9kg/h

p=jps=0.55×

3.168=1.7414kPa

H0=H1=0.622×

1.7414/（101.3-1.7414=0.0109kg/kg干空气

L（H2-0.0109）=21.9（a）

热量衡算：

L（I1-I2）=Gc（I’2-I’1）+QLQp=L（I1-I0）

I0=（1.01+1.88×

0.0109）×

25+2490×

0.0109=52.9kJ/kg干空气

I1=（1.01+1.88×

85+2490×

0.0109=114.7kJ/kg干空气

I2=（1.01+1.88×

H2）×

30+2490H2=30.3+2546.4H2

I’1=（0.52+4.187×

0.0417）×

24=16.67kJ/kg绝干物料

I’2=（0.52+4.87×

0.005）×

60=32.46kJ/kg绝干物料

Qp=L（I1-I0）=L（114.7-52.9）=61.8L

L（114.7-30.3-2546.4H2）=59.7×

（32.46-16.67）+18000

L（84.4-2546.4H2）=27426.6（b）

联立式（a）及式（b）解得：

H2=0.0258kg/kg干空气

L=1468.7kg干空气/hQp=L（I1-I0）=61.8L=90764.7kJ/h

11-7用回转干燥器干燥湿糖，进料湿糖湿基含水量为1.28%，温度为31℃。

每小时生产湿基含水量为0.18%的产品4000kg，出料温度36℃。

所用空气的温度为20℃，湿球温度为17℃，经加热器加热至97℃后进入干燥室，排除干燥室的空气温度为40℃，湿球温度为32℃。

已知产品的比热容为1.26kJ/（kg.K）。

（1）水分蒸发量；

（2）空气消耗量；

（3）加热器所用表压100kPa的加热蒸汽消耗量；

（4）干燥器的散热损失；

（5）干燥器的热效率。

[解]

（1）W=G2（w1-w2）/（1-w1）=4000×

（0.0128-0.0018）/（1-0.0128）=44.6kg/h

（2）空气用量查湿空气的H－I图，得

H0=H1=0.011kg/kg干空气H2=0.028kg/kg干空气

则L=W/（H2-H1）=44.6/（0.028-0.011）=2.62×

103kg干空气/h

L’=L（1+H0）=2.62×

103×

（1+0.011）=2.65×

103kg/h

（3）由H－I图可查得：

I0=49kJ/kg干空气I1=125kJ/kg干空气I2=113kJ/kg干空气

故Q=L（I1-I0）=2.62×

（125-49）=198×

103kJ/h

由书末附录的饱和水蒸气表可查得：

表压100kPa的水汽化热r=2205kJ/kg，则加热器加热蒸汽用量：

D=Q/r=198×

103/2205=90kg/h

（4）QL=Q-L（I2-I0）-G2cps（2-1）+Wcpw1

=198×

103-2.62×

（113-49）-400×

1.26×

（36-31）+44.6×

4.17×

31=12.0×

（5）由H－I图可查得干燥空气的湿球温度tw=38℃，可由饱和水蒸气表查得对应此温度的汽化热为r=2405kJ/kg，则：

=Wr/Q=44.6×

2405/（198×

103）=0.54