1、第十三章：干燥一、本章学习目的通过本章的学习，应熟练掌握表示湿空气性质的参数，正确应用空气的HI 图确定空气的状态点及其性质参数；熟练应用物料衡算及热量衡算解决干燥过程中的计算问题；了解干燥过程的平衡关系和速率特征及干燥时间的计算；了解干燥器的类型及强化干燥操作的基本方法。 二、本章思考题1、工业上常用的去湿方法有哪几种？2、对干燥设备的基本要求是什么？常用干燥设备有哪些？各有何特征？3、选择干燥器的主要依据是什么？4、干燥过程中干燥介质的作用是什么？5、表征湿空气的性质的参数有哪些？6、什么叫湿度和相对湿度？湿空气的相对湿度大，其湿度也大，这种说法对吗？为什么？7、测定干球温度和湿球温度的何
2、作用？8、干球温度、湿球温度和露点三者有何区别？9、湿球温度和绝热饱和温度有何区别？测定湿球温度和绝热饱和温度时，若水的初温不同，对测定的结果是否有影响？为什么？10、湿度图上有哪些参数线？怎样利用这些线来确定湿空气的状态参数？11、当湿空气的总压变化时，湿空气 HI 图上的各线将如何变化? 在 t、H相同的条件下，提高压力对干燥操作是否有利? 为什么?12、作为干燥介质的湿空气为什么要先经预热后再送入干燥器？13、采用一定湿度的热空气干燥湿物料，被除去的水分是结合水还是非结合水？为什么？14、干燥过程分哪几种阶段？它们有什么特征？15、什么叫临界含水量和平衡含水量？ 16、干燥时间包括几个部
3、分？怎样计算？17、干燥哪一类物料用部分废气循环？废气的作用是什么？18、影响干燥操作的主要因素是什么？调节、控制时应注意哪些问题？三、例题例题 13-1：已知湿空气的总压为 101.3kN/m2 ,相对湿度为 50%，干球温度为 20o C。试用 I-H 图求解： (a)水蒸汽分压 p； (b)湿度； (c)热焓； (d)露点 td ； (e)湿球温度 tw ； (f)如将含 500kg/h 干空气的湿空气预热至 117oC，求所需热量。 解 ：由已知条件：101.3kN/m 2， 050%，t 0=20o C 在 I-H 图上定出湿空气的状态点点。 (a)水蒸汽分压 p 由点沿等线向下交水
4、蒸汽分压线于，在图右边纵坐标上读出得p=1.2kN/m2。 (b)湿度 由点沿等线交水平辅助轴于点，读得0.0075kg 水/kg 干空气。 (c)热焓 通过点作等线的平行线，交纵轴于点，读得 039kj/kg 干空气。 (d)露点 t 由点沿等线与 100%饱和线相交于点，由等 t 线读得 t=10oC。 (e)湿球温度 tw 由点沿等线与 =100%饱和线相交于点，由等 t 线读得 tw=14o C（即 t =14oC)。 (f)热量 因湿空气通过预热器加热其温度不变，所以可由点沿等线向上与 t1 =117oC 线相交于点，读出 1138kj/kg 干空气（即湿空气离开预热器之焓值） 。含
5、 1kg 干空气的湿空气通过预热器气所获得的热量为 每小时含 500kg 干空气的湿空气通过预热所获得的热量为 例题 13-2：在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为 1000kg，经干燥后物料的含水量由 40%减至 5%（均为湿基） ，以热空气为干燥介质，初始湿度 H1 为 0.009kg 水kg -1 绝干气，离开干燥器时湿度 H2 为 0.039kg 水kg -1 绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求：（1） 水分蒸发是 qm,W （ kg 水h -1） ；（2） 空气消耗 qm,L（kg 绝干气h -1） ；原湿空气消耗量 qm,L（kg 原空气h -1） ；（3）干燥产品
6、量 qm,G2（kgh -1） 。解：qmG1=1000kg/h, w1=40, w2=5% H1=0.009, H2=0.039qmGC=qmG1(1-w1)=1000(1-0.4)=600kg/hx1=0.4/0.6=0.67, x2=5/95=0.053qmw=qmGC(x1-x2)=600(0.67-0.053)=368.6kg/hqmL(H2-H1)=qmw 7.128609.3.68H12mwL qmL=qmL(1+H1)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/hqmGC=qmG2(1-w2) h/6kg.3105.w12mGC2例题 13-3：湿物料含水量为 42
7、%，经干燥后为 4%（均为湿基） ，产品产量为0.126kg/s，空气的干球温度为 21，相对湿度 40%，经预热器加热至 93后再送入干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为 60%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：（1） 在 I图 H 上画出空气状态变化过程的示意图；（2） 设已查得 H0=0.008kg 水kg -1 绝干气，H 2=0.03 kg 水kg -1 绝干气) ，求绝干空气消耗量 qm,L（ kg 绝干气s -1） 。预热器供应之热量 （kw） 。pQ解：w1=0.42,w2=0.04, qmG2=0.126kg/s t0=21, 0=0.4, t1=93, 2=0.6
8、, I1=I2H0=0.008, H2=0.03qmG2(1-w2)=qmG1(1-w1) 209.4.16.01221 mGq mw=qmG1- qmG2=0.209-0.126=0.0826 skgHmwL /752.308.612Qp=qmL(I1-I0)=qmL(1.01+1.88H1)(t1-t0)=3.752(1.01+1.880.008)(93-21)=301.2kg/s例题 13-4：在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为 15，湿含量为 0.0073kg 水kg -1 绝干气，焓为 35kJkg-1 绝干空气；空气进干燥器温度为 90，焓为
9、109 kJkg-1 绝干空气；空气出干燥器温度为 50；湿含量为 0.023 kg 水kg -1 绝干气；进干燥器物料含水量为 0.15kg水kg -1 绝干料；出干燥器物料含水量为 0.01kg 水kg -1 绝干料；干燥器生产能力为 237kgh-1（按干燥产品计） 。试求：1绝干空气的消耗量（kg 绝干气h -1） ；2进预热器前风机的流量（ s-1） ；3m3预热器加入热量（KW） （预热器热损失可忽略） 。附湿空气比容计算公式：V= ( 0.772 + 1.244H ( t + 273 ) / 273 ( 1.0133 ) / P 。510解：t0=15 , H0=0.0073,
10、I0=35, t1=90, I1=109, t2=50, H2=0.023, x1=0.15, x2=0.01, qmG2=237kg/hH2=0.032=0.6t0=21t1=93 I1=I20=0.6x2=w2/(1-w2), w2=x2/(1+x2)=0.01/1.01=0.01qmGc=qmG2(1-w2)=237(1-0.01)=234.6qmw=qmGc(x1-x2)=234.6(0.15-0.01)=32.8q mL=qmw/(H2-H1)=32.8/(0.023-0.0073)=2089.2q v=qmLvH824.073150.24.17.0234.172.00 tqv=20
11、89.20.8241721.5m 3/hQ p=qmL(1.01+1.88H0)(t1-t0)=2089.2(1.01+1.880.0273)（90-15 ）160407例题 13-5：在常压绝热干燥器内干燥某湿物料，湿物料的流量为 600kgh-1，从含水量 20干燥至 2（均为湿基含水量） 。温度为 20，湿度为 0.013kg 水kg-1 绝干气的新鲜空气经预热器升温至 100后进入干燥器，空气出干燥器的温度为 60。（1） 完成上述任务需要多少 kg 绝干空气h -1？（2） 空气经预热器获得了多少热量？0.01 0.10 0.25X, kg 水/kg 绝干物料 干燥速率，U（3） 在
12、恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示，已知恒速干燥段时间为 1 小时，求降速阶段所用的时间。解：、（1）qm,Gc=600(1- 1)=480kg/hqm,W= qm,Gc (X1-X2)=480(0.25=0.0204)=110.2kg/hI1=(1.01+1.88H1)t1+2490H1=135.8因为等焓干燥 I2=(1.01+1.88H2)t2+2490H2=I1 H20.02889qm,L= qm,W /(H2-H1)=6935kg 干气/h（2）Qp= qm,L (I1-I0)= qm,L (1.01+1.88H0)(t1-t0)=573907kJ/h(3) 恒速段 降速
13、段 四、本章习题13-1：已知湿空气的总压为 100kPa，温度为 60，相对湿度为 40%，试求：(1) 湿空气中水汽的分压；(2) 湿度；(3) 湿空气的密度。答：（1）7.97Pa；（2）0.05387kg/kg 绝干气；（3）1.016 kg/m 3 湿空气13-2： 空气的总压为 101.33kPa，试求：（1）空气在 40和 65%时的焓和湿度；（2）已知湿空气水蒸气分压为 7kPa,求该空气在 50时的相对湿度 和湿度H答：（1）H0.0309 水汽/kg 干空气；I119.7kJ/kg 干空气；（2）5.01 wX024.12 wX)(1,1CGcmXSU hcScqGm295
14、.1*ln*)2,2 （ 67.,SUqGcm56.7%；H0.046kg 水/kg 干空气 13-3： 空气在 10和 101.33 kPa 下，湿度为 0.005kg 水/kg 干空气。试计算：（1）空气的相对湿度 1（2）空气湿度提高到 35时的相对湿度 2（3）总压提高到 114.6kPa，温度仍为 35时的相对湿度 3；（4）总压提高到 1471kPa，温度仍显 35，每 100kg 原来湿空气所冷凝出来的水分量。答：（1） 166%；（2） 214.4%；（3） 316.3%；（4）0.298kg 水13-4：将 t0=25、 =50%的常压新鲜空气与循环废气混合，混合气加热至90
15、后用于干燥某湿物料。废气的循环比为 0.75，废气的状态为：t 2=50、 =80%。流量为 1000kg/h 的湿物料，经干燥后湿基含水量由 0.2 降至 0.05。假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求（1）新鲜空气耗量；（2）进入干燥器时湿空气的温度和焓；（3）预热器的加热量答：（1）2782kg 新鲜空气/h,（2）t 1=83.26, I 1=224.1kJ/kg 绝干气， （3）Q P=132.8kW13-5： 某厂利用气流干燥器将含水 20%的物料干燥到 5%（均为湿基） ，已知每小时处理的原料量为 1000kg，于 40进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，
16、空气的干球温度为 20，湿球温度为 16.5，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球温度为 60，湿球温度为 40，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：（1） 需要的空气量为多少 m3h-1？（以进预热器的状态计）（2） 空气进干燥器的温度？0时水的汽化热 2491.27kJkg-1，空气与水汽比热分别为 1.01 与 1.88kJkg-1K-1答：（1） qmL= 4547.9（2）t 1=148.413-6：将温度 t0=26、焓 I0=66kJ/kg 绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到t195后进入连续逆流干燥器，空气离开干燥器的温度 t265。湿物料初态为：q 125、w 1
17、=0.015、G 1=9200kg 湿物料/h，终态为： q234.5、w2=0.002。绝干物料比热容 cs=1.84 kJ/(kg 绝干物料.)。若每汽化 1kg 水分的总热损失为 580kJ，试求：(1)干燥产品量 G2；(2)作出干燥过程的操作线；(3)新鲜空气消耗量；（4）干燥器的热效率。答：(1)9080kg/h，(2)略，(3)17403kg新鲜空气/h，(4)24.18% 13-7：用热空气干燥某湿物料。空气初始温度 t0=20，初始湿度 H0=0.006Kg水kg -1 干气。为保证干燥产品质量，空气进干燥器的温度不得高于 90；为此在干燥器中间设置加热器。空气经预热器升温至
18、 90通入干燥器，当热空气温度降至 60时，再用中间加热器将空气加热至 90，废气离开干燥器时的温度变为 60。假设两段干燥过程均视为等焓过程。1、在湿空气的 HI（或 tH）图上定性表示出空气通过整个干燥器的过程；2、汽化每千克水所需的绝干空气量和所需供热量。答：(1)略，(2) Q2611.6913-8：状态为 t0=25、 =55%的新鲜空气经预热器加热至 t185后送入干燥器，离开干燥器时的温度 t230。预热器的热源为 180kPa 的饱和蒸汽，总传热系数为 50W/(m2K) ，热损失可忽略。湿物料初态为：q 124、w1=0.037，终态为：q 260、 、w 2=0.002、G
19、 2=1000kg/h。绝干物料的比热容cs=1.507kJ/（kg 绝干物料 ） 。转筒干燥器的直径 D=1.3m、长度 Z=7m。干燥器外壁向空气的对流辐射体积传热系数为 35kJ/（m 3h） ，试求：（1）绝干空气流量；（2）预热器加热蒸汽的消耗量；（3）预热器的传热面积。答：(1)3102kg/h，(2)86.60kg/h，(3)18.89m 213-9： 有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为 1000kg h-1（以干燥产品计）物料水分由 12%降为 3%（均为湿基）物料温度则由 15至 28，绝干物料的比热为 1.3KJ kg-1 绝干料，空气的初温为 25，湿度为 0.01k
20、g kg-1 绝干空气，经预热器后升温至 70，干燥器出口废气为 45，设空气在干燥器进出口处焓值相等，干燥系统热损失可忽略不计，试求： 在 HI 图上（或 tH 图上）示意画出湿空气在整个过程中所经历的状态点； 空气用量（m 3h-1） （初始状态下） ；为保持干燥器进出口空气的焓值不变，是否需要另外向干燥器补充或移走热量？其值为多少？答： (1) I1 96.9 I296.9 H2=0.02，(2) 21375kg/h；若要 I1=I2, 需QD=21375kg/h 13-10：对 10kg 某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在 0.81 m 的浅盘中，常压空气以 2m/s 的
21、速度垂直穿过物料层。空气 t=75，H=0.018kg/kg 绝干空气，2.5 小时后物料的含水量从 X1=0.25kg/kg 绝干物料降至X2=0.15kg/kg 绝干物料 。此干燥条件下物料的 Xc=0.1kg/kg 绝干物料、X*=0。假设降速段干燥速率与物料含水量呈线性关系。 （1）求将物料干燥至含水量为0.02kg/kg 绝干物料所需的总干燥时间；（2）空气的 t、H 不变而流速加倍，此时将物料由含水量 0.25kg/kg 绝干物料干燥至 0.02kg/kg 绝干物料需 1.4 小时，求此干燥条件下的 Xc。 答：(1)1.625h；(2)0.121kg/kg 绝干料13-11： 采用常压操作的干燥装置干燥某种湿物料，已知操作条件如下：空气的状况：进预热器前 =20， =0.01kg 水kg -1 绝干气OtOH进干燥器前 =120；1出干燥器时 =70， =0.05 kg 水kg -1 绝干气2t2物料的状况：进干燥器前 =30， =20%（湿基） 。11w出干燥器时 =50， =5%（湿基） 。22绝干物料比热 =1.5kJkg-1 -1Sc干燥器的生产能力为 53.5kg/h（按干燥产品计） 。试求：（1） 绝干空气流量 qm,L（kg 绝干空气h -1） ；
