1、例 14.1 湿空气的混合 某干燥器的操作压强为 79.98kPa，出口气体的温度为 60，相对湿度为 70，将部分 出口气体返回干燥器入口与新鲜空气混合，使进入干燥器气体温度不超过 90，相对湿度 为 12参见附图（a） 。已知新鲜空气的质量流量为 0.5025kg/s，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） 预热器需提供的热量为多少？若将流程改为先混合后预热，所需热量是否变化？ 解：（1）在新鲜空气中，干空气的流量 skgHV干 空 气 5.0.120 水在 60时的饱和蒸汽压为 19.91 kPa,出口气体的湿度为2t 干 空
2、 气水 kgpHs /13.09.78.962.06.02 水在 =90时的饱和蒸气压为 70.09 kPa,混合气体的湿度为mt 干 空 气水 kgpsm /0731.9.12.098762.062.0 以混合点为控制体，对水分作物料衡算，可求出循环气量为 mRRHVVH20 干 空 气水 kgVmR /58.073152 以混合点为控制体作热量衡算，可求出新鲜空气的预热温度 mRRIVIV21mRHtV HttH508.0 2508.1.1 将 代入上式，Ctomm9,73.,3.,5.,.021 求得空气的预热温度为 133.31t （3） 预热器所提供的热量为 018.01tHVQ k
3、W7.5203.5. 若流程改为先混合后预热，所需热量可以附图（b）中的方框作控制体，作热量 衡算求出， 02VIIVQRm 显然，先混合后预热或先预热后混合所需热量相同。但是，先预热后混合，气体出口温度高， 需要能位较高的热源，一般说来，先混合后预热更为经济合理。 例 14.2 热损失对干燥过程的影响 某湿物料的处理量为 3.89kg/s，温度为 20，含水量为 10（湿基） ，在常压下用热 空气进行干燥，要求干燥后产品含水量不超过 1（湿基） ，物料的出口温度由实验测得为 70。已知干物料的比热容为 1.4kJ/(kgK),空气的初始温度为 20，相对湿度为 50， 若将空气预热至 130
4、进入干燥器，规定气体出口温度不低于 80，干燥过程热损失约为 预热器供热量的 10，试求： （1） 该干燥过程所需的空气量、热量及干燥器的热效率； （2） 若加强干燥设备的保温措施，使热损失可以忽略不计，所需的空气量、热量及 干燥器的热效率有何变化？ 解：水在 20的饱和蒸汽压 ，故空气的初始湿含量为kPaps38.2干 空 气水 kgHs /0726.38.250.16.062.00 绝干物料的质量流量为 skgwGC /.19.1 （1）干燥过程所需要的空气量 V 与出口气体的湿度 H2有关，而所需供热量 Q 与空气量 V 有关。空气用量 V 及出口气体的湿度 H2需联立求解如下物料衡算式
5、及热量衡算式获得。 HVwC121 （1） 损QcGtcrVtHcV pmCpLvpvg 12120221 （2） 据题意，式中 ， ,301Cto76.01H,802to ，2,2o1.w. ， )/(8.1KkgJcpv)/(01.KkgJcpg 94L， r250 固体物料在出口状态下的比热容为 )/(42.1.19.4122 KkgJwccpLspm 干燥器的热损失为 )(8.0(. 01tHVQ损 V3.1)23(76.1 skJ/ 将以上诸量代入式（1） 、式（2）得 V02.35.02 （3） （4）.5.6.82HV 联立求解式（3） 、式（4）得 干 空 气水 干 空 气 k
6、gs0194.2 此干燥过程所需供热量 )(8.(01tHVQ skJ/3271)01(726.05.29 式中 Q 1汽化水分耗热； Q2物料升温耗热；Q 3废气带走热量。 热损失为 skJ/.805.931V.损 出口废气带走的热量为 )(8.0(023 tH skJ/2.1784)0(76.1529 干燥热效率为 35.328.4321 Q损 （3） 若 ，物料衡算式 1 不变，而热量衡算式变为损Q （5）12120221 pmCpLvpvg cGtcrHVtHcV 将有关数据代入式（）得 干 空 气水 干 空 气 kgHsV028.7 所需热量为 )(.1(01tQ skJ/256)0
7、3(726.87.2 出口气体带走的热量为 )(.10(023 tHV skJ/2.1394)08(76.87.2 干燥效率为 45.02391Q 从本例可以看出，对于干燥过程加强保温措施，不仅可以直接减少热损失，而且可以减少空气需用 量，提高过程的热效率，从而使所需供热量明显降低。因此，与传热设备相比，加强干燥设备的保温措施 更为重要。 例 14.3 气体出口状态与干燥过程所需能耗的关系 某湿物料在气流干燥管内进行干燥，湿物料的处理量为 0.5kg/s，湿物料的含水量为 5，干燥后物料的含水量不高于 1（皆为湿基） ，空气的初始温度为 20，湿含量为 0.005 kg 水kg 干气体。若将空
8、气预热至 150进入干燥器，并假设物料所有水分皆在表面气化 阶段除去，干燥管本身保温良好，试求： （1） 当气体出口温度选定为 70，预热器所提供的热量及热效率？ （2） 当气体出口温度选定为 42，预热器所提供的热量及热效率有何变化？ （3） 若气体离开干燥管以后，因在管道及旋风分离器中散热温度下降了 10，分 别判断以上两种情况是否会发生物料返潮的现象？ 解：据题意，若忽略被蒸发水分代入干燥器的热量，本干燥过程是理想的，气体在干燥管 内的状态变为等焊过程，即： 2211 508.0258.01 HtHt 式中 ， Cto5干 空 气水 kg.0 （1） 当出口气体选定为 ，由上式可得to7
9、2 221128.500ttHH 干 空 气水 kg036. 708.125701.5.0.81. 所需供热量可由物料衡算式求出 1221HVXGC skgHXVC /625.005.36.5.012 干 空 气 所需供热量和热效率分别为 018.0tQ skJ/3.6205.52 61.01702t （2） 当出口气体选定为 ，则Co42 skgH /473.048.15021.05810.2 干 空 气 所需供热量和热效率分别为 sJQ/.6473. 83.0215402t （3） 对于情况 1，出口气体中水汽分压为 kPaHp542.03662.水 汽 在旋风分离器内气体温度为 60，水在该温度时的饱和蒸汽压 ,故kPaps92.1 尚未达到气体的露点，物料不会返潮。 如规定气体出干燥管的温度为 42，则出口气体中水汽分压为 kPap2.704.62.1水 汽 在旋风分离器内气体温度降低为 32，在该温度下水的饱和蒸汽压 ，kPaps795.4 故空气已达到露点，由液态水析出，物料将返潮。 从本例计算结果可以看出，气体的出口状态对于该过程的能耗影响很大。出口温度降低，所需 空气量及供热量越少，而热效率越高。但是，出口气体温度过低，会因散热而在设备出口处降至露 点，使物料返潮。因此，保证气体温度在离开设备之前不降至露点，是选择气体出口状态必须满足 的限制条件。
