化工原理固体干燥典型例题题解2课件.ppt

1、第第12章章 干燥干燥 典型例题题解典型例题题解例例1：湿空气中水的蒸气分压为：湿空气中水的蒸气分压为 pw=17.54mmHg , Pt=760mmHg , 求求t=20oC 时的相对湿度时的相对湿度,若将空气分别加热到若将空气分别加热到 50oC 、120oC ,分别确分别确定此时的定此时的 。Cto20 mmHgps54.17 1 swpp （2）Cto50 mmHgps51.92 189. 051.9254.17 swpp （3） 在总压为在总压为 760mmHg 下，当下，当 t 升至升至 100oC 时，水就沸腾，此时，水就沸腾，此时它的最大蒸气压为时它的最大蒸气压为760mmHg

2、 (=Pout) 。当。当 t=120oC 时，水时，水蒸气为过热状态（蒸气为过热状态（pspt）。但是其蒸气压仍是）。但是其蒸气压仍是760mmHg ，不可能大于总压。不可能大于总压。024. 076054.17 解：（解：（1）例例2：湿空气状态变化过程图示：湿空气状态变化过程图示（1）加热与冷却过程）加热与冷却过程不计阻力，湿空气经间壁加热或冷却过程属等压过程。不计阻力，湿空气经间壁加热或冷却过程属等压过程。dtP不变，不变，t升高，升高，H不变，不变，减减小小,表明湿空气接纳水汽的能表明湿空气接纳水汽的能力增强。力增强。t降低，若降低，若t2高于露点，则为等高于露点，则为等湿过程，若湿

3、过程，若t2低于露点，则必低于露点，则必有部分水汽凝结出来，有部分水汽凝结出来， H减小。减小。wt(2)绝热增湿过程绝热增湿过程一般可忽略空气绝热增一般可忽略空气绝热增湿过程中的焓增量，视湿过程中的焓增量，视为等焓过程。为等焓过程。例例3：判断：空气温度：判断：空气温度 t 一定，湿度一定，湿度 H 增大，增大，tw 、td 如何变化？如何变化？H21dt2dt1wt2wt12wwtt12ddtttw 、td 与与干球温度干球温度 t 相接近。相接近。若湿分增加达到饱和，若湿分增加达到饱和，则出现：则出现：tttwd dwttHt不变，不变，例例4：两股气体的混合：两股气体的混合 mmHHL

4、HHL 2211 mmIILIIL 2211气体气体1与气体与气体2混合，则混合气体的状态点在状态点混合，则混合气体的状态点在状态点1与状态点与状态点2的连线上，的连线上，具体可以根据杠杆规则确定混合气体的状态点具体可以根据杠杆规则确定混合气体的状态点m 。mLLL 21mmHLHLHL 2211mmILILIL 2211 tfps 622. 0wtwwpPpH atkpP3103101 awkpp5 . 2 wwpt 时时的的饱饱和和水水蒸蒸气气压压例例5：例例6:利用利用I-H 图确定空气的状态参数：今测得空气图确定空气的状态参数：今测得空气 t=60oC , tw=45oC ，求空气的求

5、空气的 H 、I 、td 。解：解：1 Ctow45 kgkJI/212 Cto60 AB空空气气的的状状态态点点?寻寻找找状状态态点点为为什什么么沿沿着着等等焓焓线线Ctod43 %43 例例7 : 空气状态变化过程的计算空气状态变化过程的计算新鲜空气：新鲜空气：t=18oC , H1=0.006kg/kg ，Pt=100kpa废气：废气： t=58oC ,=70% 混合气：混合气：H3=0.065kg/kg求：混合比求：混合比 、混合气的温度。、混合气的温度。干燥器干燥器预热器预热器1V2V33HV解：（解：（1）2H确定确定Cto582 askpp2 .18 aswkppp7 .122

6、.1870. 0 kgkgpPpHwtw/0908. 0622. 02 3212211HVVHVHV 29. 2065. 00908. 0006. 0065. 0321312 HHHHVV注意：注意：V=L ，表示空气的，表示空气的kg对对混混合合过过程程作作热热量量衡衡算算)2( kgkJHtHI/4 .33250088. 101. 11111 kgkJHtHI/295250088. 101. 12222 IVVIVIV212211 kgkJVVIVVII/21529. 2129529. 24 .331122121 333250088. 101. 1HtHI CHHIto8 .4688. 1

7、01. 12500333 :图图解解法法1H1tA2tB%702 2H3HC29. 212 BCACVVCto473 1.空气条件空气条件t、H、u对对NA恒恒的影响的影响空气温度空气温度t、湿度、湿度H不变，流速不变，流速u增加，则增加，则NA加快，从而导致临界含水量上升，加快，从而导致临界含水量上升，而平衡含水量因而平衡含水量因t,H不变而不变。不变而不变。空气湿度空气湿度H、流速、流速u不变，温度不变，温度t升高，则升高，则NA加快，临界含水量升高，平衡含水加快，临界含水量升高，平衡含水量因空气量因空气H不变，不变，t升高即升高即下降而下降。下降而下降。 wwAttrN *X空气温度空气

8、温度 t 、流速、流速 u 不变，湿度不变，湿度H升高，升高，NA HHkNwHA 2.影响影响 Xtc 的因素：的因素：（1）物料粒度小，）物料粒度小，Xtc 小；其他干燥条件相同，若物料分散越细，恒速阶小；其他干燥条件相同，若物料分散越细，恒速阶段去除的非结合水越完全，则临界含水量段去除的非结合水越完全，则临界含水量XC越少；越少；（2）NAC 小，小， Xtc 小。若恒速阶段干燥速率越快，则可能有更多的内部非小。若恒速阶段干燥速率越快，则可能有更多的内部非结合水来不及去除，临界含水量结合水来不及去除，临界含水量Xc就越多。就越多。例例1: 恒速干燥速率的计算恒速干燥速率的计算 在总压在总

9、压 100kPa 下，将温度为下，将温度为 20oC 、相对湿度、相对湿度=70% 的空气预的空气预热至热至 70oC 后送入间隙干燥器，空气以后送入间隙干燥器，空气以 6m/s 的流速平行流过物料表的流速平行流过物料表面。试估计恒速阶段的干燥速率。面。试估计恒速阶段的干燥速率。 若空气的预热温度改为若空气的预热温度改为 80oC , 恒速干燥速率有何变化？恒速干燥速率有何变化？解：（解：（1）恒湿加热至恒湿加热至 t1=70oC , 此时，此时，H=0.0103 kg/kg , 查得湿球温度查得湿球温度 tw=30.3oC , 查得查得 rw=2430 kJ/kg 干空气干空气kgmtHtv

10、H/987. 027370273184 .220103. 027370273294 .22273273184 .22273273294 .223 3mkg02. 1987. 00103. 00 . 10 . 1HvH 根据根据 t=20oC , =70% 由空气的状态图确定初始状态点。由空气的状态图确定初始状态点。212. 6602. 1mskguG CsmkJGo 28 . 08 . 00609. 012. 60143. 00143. 0 2310995. 024303 .30700609. 0mskgrttNwwA (2) 若若 t1=80oC , 查得此时查得此时 tw=32.3oC ,

11、 rw=2420 kJ/kg 23102 . 124203 .32800609. 0mskgrttNwwA AN例例2: 降速阶段干燥时间的计算降速阶段干燥时间的计算 已知某物料在恒定空气条件下从自由含水量已知某物料在恒定空气条件下从自由含水量 0.10kg/（kg 干料）干料）干燥至干燥至 0.04kg/(kg干料）共需干料）共需 5h ，问将此物料继续干燥至自由含，问将此物料继续干燥至自由含水量为水量为0.01kg/(kg干料）？已知此干燥条件下物料的临界自由含水干料）？已知此干燥条件下物料的临界自由含水量量Xc=0.08kg/（kg干料），降速阶段的速率曲线可作为通过原点的干料），降速阶

12、段的速率曲线可作为通过原点的直线处理。直线处理。解：解：（1）kgkgX/10. 01 kgkgXc/08. 0 kgkgX/04. 02 ccAcXXNAG 11 XXXXlnNAXXGXXlnNAXG2ttcACtcc2cACcc2 361. 004. 008. 0ln08. 008. 010. 0ln2121 XXXXXccc 521 解得：解得：h33. 11 h67. 32 （2）AN*22XXXt *11XXXt *XXXtcc （2）设从临界自由含水量设从临界自由含水量 Xc 干燥至干燥至 X3=0.01kg/(kg干料）所需时间为干料）所需时间为3304. 008. 0ln01

13、. 008. 0lnlnln2323 XXXXcc 233 h)(34. 767. 322223 若在干燥过程中物料汽化的水分都是在表面汽化阶段除去的若在干燥过程中物料汽化的水分都是在表面汽化阶段除去的,设设备的热损失忽略备的热损失忽略,固体物料温度的变化忽略固体物料温度的变化忽略, Q补补=0 。此时干燥器内。此时干燥器内气体传给固体的热量全部用于汽化水分所需的潜热而进入气相。气体传给固体的热量全部用于汽化水分所需的潜热而进入气相。气体在干燥过程中的状态变化为等焓过程。称为理想干燥过程。气体在干燥过程中的状态变化为等焓过程。称为理想干燥过程。0H0tA1t等焓线等焓线2tBC损损补补QiGV

14、IQiGVI2c21c1 损损补补QiiGQIIV12c12 理想干燥过程理想干燥过程实际干燥过程实际干燥过程若若 损失损失补补QccGQ11pm22pmc 12II 若若 损失损失补补QccGQ11pm22pmc 12II 则空气：则空气：则空气：则空气：12II 12II 0H0t1t2t12II 2I2H12HHWV 损损补补QiiGQIIV12c12 tpLpspmXccc 例例3 :理想干燥过程的物料衡算与热量衡算理想干燥过程的物料衡算与热量衡算 在常压下将含水质量分数为在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以的湿物料以 1. 58kg/s 的速率送的速率送入干燥器，干燥产物的含水质量

15、分数为入干燥器，干燥产物的含水质量分数为 0. 5% 。所用空气的温度为。所用空气的温度为 20oC 、湿度为、湿度为 0. 007kg/(kg干气），预热温度为干气），预热温度为 127oC ，废气出口，废气出口温度为温度为 82oC ，设为理想干燥过程，试求：，设为理想干燥过程，试求：（1）空气用量空气用量 V ；（2）预热器的热负荷。预热器的热负荷。解：解：)1(12HHWV 21XXGWc s)/kJ(5 . 105. 0158. 1111 wGGc0525. 005. 0105. 01111 wwX00502. 0005. 01005. 01222 wwX skg0715. 0005

16、02. 00527. 05 . 121XXGWc kgkg007. 001HH kgkJ147007. 02500127007. 088. 101. 1250088. 101. 11111HtHI)/(14712干干气气kgkJII )/(14725008288. 101. 1250088. 101. 1222222干气干气kgkJHHHtHI )/(0242. 02干干气气kgkgH skgHHWV/16. 4007. 00242. 00715. 012干气干气 )2( )/(8 .17007. 0250020007. 088. 101. 1250088. 101. 10000干气干气kgk

17、JHtHI kJ/s238)8 .17147(06. 4)(01 IIVQ实际干燥过程气体出干燥器的状态需由物料衡算式和热量衡算式联实际干燥过程气体出干燥器的状态需由物料衡算式和热量衡算式联立求解立求解 1221HHVXXGWc 损损补补QcGVIQcGVIpmcpmc 222111 例例4 : 实际干燥过程中气体出口状态的计算实际干燥过程中气体出口状态的计算 已知某连续干燥过程的有关参数如下：已知某连续干燥过程的有关参数如下：物料：物料：Gc=1.5kg/s ; X1=0. 0527kg/kg ; X2=0. 00502kg/kg 1=21oC ; 2=66oC ; cs=1.9kJ/(kg

18、.oC)空气：空气：t0=20oC ; H0=0.007kg/kg ; t1=127oC ; t2=82oC %501 IIVQ损损0 补补Q试求：试求：（1）空气用量）空气用量 V ; （2）预热器的热负荷）预热器的热负荷解：解： （1） skgXXGWc/0715. 000502. 00527. 05 . 121 )/(16. 20527. 019. 49 . 111CkgkJXcccopLpspm )/(92. 100502. 019. 49 . 122CkgkJXcccopLpspm )/(38007. 0250020007. 088. 101. 1250088. 101. 10000

19、干气干气kgkJHtHI )/(147007. 02500127007. 088. 101. 1250088. 101. 11111干气干气kgkJHtHI 干燥室热干燥室热量衡算：量衡算： 0111222105. 0IIVccGVIVIpmpmc 2222250088. 101. 1HtHI 12HHWV 1111250088. 101. 1HtHI 物料衡算：物料衡算：)(a)(b未知数是未知数是H2 、V 两个。两个。)/(0162. 02干干气气kgkgH skgHHWV/77. 7007. 00162. 00715. 012干气干气 )2( skJIIVQ/8473814777. 7

20、01 与上例与上例 （等焓干燥过程）（等焓干燥过程） 比较，物料的干燥要求相同，比较，物料的干燥要求相同，t1 、t2 也也相同，由于有热损失以及物料带走热量，相同，由于有热损失以及物料带走热量，12II )/(1260162. 02500820162. 088. 101. 1250088. 101. 12222干气干气kgkJHtHI 空气在干燥器中放出热量的分析：空气在干燥器中放出热量的分析：损损补补QiGVIQiGVI2c21c1 干燥室干燥室预热器预热器Q加热加热湿物料湿物料干燥后物料干燥后物料补补Q损损Q废气废气3Q1Q耗热耗热汽化水分汽化水分2Q耗热耗热物料升温物料升温0t空空气气

21、流流1t2t干燥室热量衡算：干燥室热量衡算： 补补损损QQCGWCtCrWttCVpmcPLpVpH )()(122120211 干燥室热量衡算式的另一种形式：干燥室热量衡算式的另一种形式： 补补损损QQCGWCtCrWttCVpmcPLpVpH )()(122120211 1201 pLpVctcrWQ 1222 pmccGQQ2 物质升温所吸热：物质升温所吸热：有效利用：有效利用：空气在干燥器中释放出的热量（不是焓的变化量）：空气在干燥器中释放出的热量（不是焓的变化量）： 补补损损QQQQttVcpH 21211空气在预热器中所获得的热量空气在预热器中所获得的热量等于等于空气在干燥器中释放

22、出的热量空气在干燥器中释放出的热量VCpH1(t1-t2) 与与废气带出热量废气带出热量VCpH1(t2-t0) 之和之和。 3211021211011QttVcttVcttVcttVcQpHpHpHpH 为废气带出热量为废气带出热量3Q损损补补QQQQQQ 321总过程的热量衡算：总过程的热量衡算：热效率的定义式：热效率的定义式：补补QQQQ 21 0, 0 损损补补若若QQ012121ttttQQQQ 补补 例例 5： 预热温度预热温度 t1 对于热效率的影响对于热效率的影响已知某实际干燥过程的有关参数如下：已知某实际干燥过程的有关参数如下：物料：物料：Gc=1.5kg/s ; X1=0.

23、 0527kg/kg ; X2=0. 00502kg/kg ; Co211 Co662 空气：空气：t0=20 oC ; H0=0. 007 kg/kg ;t1=140 oC ; t2=82 oC ;0 补补QQQ006 损损试求：试求：（1）空气用量）空气用量V ;（2）热效率）热效率解：解：)1( skgXXGWc/0715. 000502. 00527. 05 . 121 skJctcrWQpLpv/1842119. 48288. 125000715. 01201 skJXccGcGQpLpscpmc/130216800502. 019. 49 . 15 . 11221222 损损补补Q

24、QQQQQ 321 VVttHVttVcQpH2 .632082007. 088. 101. 188. 101. 10210213 损损补补QQQQQQ 321 01IIVQ skJHtHI/161007. 02500140007. 088. 101. 1250088. 101. 11111 skJHtHI/38007. 0250020007. 088. 101. 1250088. 101. 10000 VVIIVQ1233816101 热量衡算：热量衡算：热量衡算：热量衡算：损损补补QQQQQQ 321)4614( VQQV2 .6312306. 0121 skgQQV/99. 52 .63

25、12394. 01301842 .6312394. 021干气干气 )2( skJIIVQ/73701 skgVQ/3792 .633 426. 073713018421 QQQ 比较：比较：例例14-6例例14-7预热温度预热温度Cto1271 Cto1401 热损失热损失skJQQ/4 .42%5 损损skJQQ/2 .44%6 损损空气用量空气用量skgV/77. 7 skgV/99. 5 0162. 02 H0189. 02 HskJQ/847 skJQ/737 skJQ/4913 skJQ/3793 Cto822 Cto822 37. 0 426. 0 例例6：带废气循环的干燥过程：

26、带废气循环的干燥过程已知：新鲜空气温度已知：新鲜空气温度16oC 、湿度、湿度H0=0.0033废气温度废气温度67oC 、湿度、湿度H2=0.03 配合比：配合比：新鲜空气：废气新鲜空气：废气=20%：80% 湿物料初含水湿物料初含水47% ，最终含水，最终含水5% 干燥器的生产能力干燥器的生产能力1500kg湿物料湿物料/h ，理想干燥器。试求干燥器每小，理想干燥器。试求干燥器每小时消耗的空气量和预热器的耗热量。时消耗的空气量和预热器的耗热量。解：解： 设通过预热器（干燥器）的干空气流量为设通过预热器（干燥器）的干空气流量为 V混合气的湿度混合气的湿度Hm208 . 02 . 0HVHVH

27、Vm 0247. 003. 08 . 00033. 02 . 0 mH预热器预热器干燥器干燥器废气废气新鲜新鲜空气空气%80%201I2I0ImI21II 2202101HtCrtCHtCrtCvamva C800247. 088. 101. 10247. 0250003. 06788. 125006701. 1o022021 mvamvaHCCHrHtCrtCt h)/kg(795%531500%47%1001 GGc887. 047100471 X053. 0510052 X h)/kg(66321 XXGWc该值应更精确该值应更精确或或,/124157h)/kg(5 .248310033. 003. 06632 . 0h)/kg(1250940247. 003. 0663022hkgVHHWVHHWVm h)/kJ(4 .30045991 mIIVQ预热器耗热量预热器耗热量208 . 02 . 0IVIVIVm )/(06.12225008 . 025002 . 0222000干空气干空气kgkJHtCtCHtCtCIvavam V2 . 0:新鲜空气量是新鲜空气量是 )/(26.1462500111干空气干空气kgkJHtCtCImva