化工原理下课后习题解答天津大学化工学院柴诚敬

tm?36.4℃时水的饱和蒸汽压为ps?6075Pa

4178?100%?68.8% 6075 (2)将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10%

所以混合气体的相对湿度为???1?4178?0.1 ps'故ps'?41780Pa

查水蒸气表知此压力下的饱和温度为76.83℃。故应将此混合气加热至76.83℃。 5.干球温度为20℃、湿度为0.009kg水/kg绝干气的湿空气通过预热器加热到80℃后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对湿度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求:(1)1m3原湿空气在预热过程中焓的变化;(2)1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。

解:(1)1m3原湿空气在预热器中焓的变化。

当t0?20℃、H0?0.009kg/kg绝干气时,由图11-3查出I0?43kJ/kg绝干气。 当t1?80℃、H1?H0?0.009kg/kg绝干气时,由图11-3查出I1?104kJ/kg绝干气。 故1kg绝干空气在预热器中焓的变化为:

?I?I1?I0??104?43?kJkg绝干气?61kJkg绝干气

原湿空气的比体积:

273?t01.013?105 ?H??0.772?1.244H???273P273?203m湿空气kg绝干气 273?0.84m3湿空气kg绝干气??0.772?1.244?0.009??故1m3原湿空气焓的变化为;

?I?H?61kJm3湿空气?72.6kJm3湿空气 0.84(2)1m3原湿空气在干燥器中获得的水分。

由t1?80℃、H1?H0?0.009kg/kg绝干气在H-I图上确定空气状态点,由该点沿等I线向右下方移动与??80%线相交,交点为离开干燥器时空气的状态点,由该点读出空气离开干燥器时的湿度H2?0.027kg/kg绝干气。故1m3原空气获得的水分量为:

H2?H1?H?0.027?0.009kJm3原湿空气?0.0214kJm3原湿空气

0.846. 用4题(1)的混合湿空气加热升温后用于干燥某湿物料,将湿物料自湿基含水量0.2降

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至0.05,湿物料流量为1000kg/h,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)进入干燥器的湿空气的温度和焓;(3)预热器的加热量。 解:(1)新鲜空气耗量

X1?w120?kgkg绝干料?0.25kgkg绝干料 1?w1100?20w25?kgkg绝干料?0.05263kgkg绝干料1?w2100?5G?G1?1?w1??1000?1?0.2?kg绝干料h?800kgh

X2?蒸发水量

W?G?X1?X2??800?0.25?0.05263?kg水h?157.9kg水h

绝干空气用量

L(H2?H0)?W L?W157.9?kg绝干气h?5444.8kg绝干气h

H2?H00.034?0.005新鲜空气用量

L?1?H0??5444.8?1.005kg新鲜气h?5472kg新鲜气h

(2)进入干燥器的湿空气的温度和焓

由于干燥过程为等焓过程,故进出干燥器的空气的焓相等。

I1?I2

?1.01?1.88Hm?t1?2490Hm?127.6

将Hm?0.02675kg/kg绝干气代入,解出:

所以,进入干燥器的湿空气的温度为57.54℃,焓为127.6 kJ/kg绝干气。 (3)预热器的加热量 Qp?Lm(I1?Im)

Lm?4L?4?5444.8kg绝干气h?21779kg绝干气h

QP?Lm?I1?Im??21779?127.62?105.2?kJh?488289kJh?135.64kW

7.在常压下用热空气干燥某湿物料,湿物料的处理量为l000kg/h,温度为20℃,含水量为4%(湿基,下同),要求干燥后产品的含水量不超过0.5%,物料离开干燥器时温度升至60℃,湿物料的平均比热容为3.28kJ/(kg绝干料.℃)。空气的初始温度为20℃,相对湿度为50%,将空气预热至100℃进干燥器,出干燥器的温度为50℃,湿度为0.06kg/kg绝干气,

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干燥器的热损失可按预热器供热量的10%计。试求(1)计算新鲜空气的消耗量;(2)预热器的加热量Qp;(3)计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数;(4)干燥系统的热效率。

解:(1)新鲜空气消耗量,即

L?W H2?H1绝干物料G?G1?1?w1??1000?1?0.04?kg绝干料h?960kg绝干料h

X1?4kgkg绝干料?0.04167kgkg绝干料960.5X2?kgkg绝干料?0.00503kgkg绝干料

99.5所以W?G(X1?X2)?960(0.04167?0.00503)kg/h?35.17kg/h 20℃时空气的饱和蒸汽压为ps?2.3346kPa

H0?0.622?0ps0.622?0.5?2.3346?kgkg绝干气?0.00723kgkg绝干气

101.33??0ps101.33?0.5?2.3346L?W35.17?kg绝干气h?666.5kg绝干气h

H2?H10.06?0.00723L0?L?1?H0??666.5?1?0.00723?kg新鲜空气h?671.3kg新鲜空气h

(2)预热器的加热量Qp,用式 11-31计算Qp,即

QP?L(1.01?1.88H0)(t1?t0)

?666.5?1.01?1.88?0.00723??100?20?kJ/h

?54578kJ/h?15.16kW

(3)加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数 加热物料耗热

'Q?G(I2?I1')?Gcm??2??1?

?960?3.28?60?20?kJh?125952kJh?34.99kW

总耗热量

Q?1.01L(t2?to)?W(2490?1.88t2)?Gcm2(?2??1)?QL

??1.01?666.5?50?20??35.17?2490?1.88?50??1.25952?0.1?54578?kJh

?242484kJh?67.36kW加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数:125952?100%?51.9%

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(4)干燥器的热效率?,若忽略湿物料中水分带入系统中的焓,则用式11-37计算干燥系统的热效率。

??W(2490?1.88t2)35.17(2490?1.88?50)?100%??100%?37.5%

Q2424848. 用通风机将干球温度t0?26oC、焓I0?66kJ/kg绝干气的新鲜空气送入预热器,预热

到t1?120oC后进入连续逆流操作的理想干燥器内,空气离开干燥器时相对湿度?2?50%。湿物料由含水量w1?0.015被干燥至含水量w2?0.002,每小时有9200kg湿物料加入干燥器内。试求(1)完成干燥任务所需的新鲜空气量;(2)预热器的加热量;(3)干燥器的热效率

解:(1)新鲜空气耗量

X1?w11.5?kgkg绝干料?0.01523kgkg绝干料 1?w1100?1.5w20.2?kgkg绝干料?0.002kgkg绝干料 1?w2100?0.2X2?绝干物料流量

G?G1?1?w1??9200?1?0.015?kg绝干料h?9062kg绝干料h

W?G?X1?X2??9062?0.01523?0.002?kg水h?119.9kg水h

根据t0?26℃、I0?66kJ/kg绝干气,求出H0?0.0157kg/kg绝干气 根据t1?120℃、H1?H0?0.0157,求出I1?163.8kJ/kg绝干气

理想干燥器,所以I2?I1?163.8kJ/kg绝干气

H2?0.622?2ps0.311ps? (a)

p总??2ps101330?0.5ps (b)

I2??1.01?1.88H2?t2?2490H2?163.8kJkg绝干气设温度t2,查水蒸气表得相应的饱和蒸汽压ps,由(a)式求湿度H2,再代入(b)式反求温度t2,若与初设值一致,计算结束。若与初设值不一致,则需重复以上步骤。

解得:ps?13180Pa,对应的饱和温度为:t2?51.34℃ p2?6590Pa,H2?0.04326kg/kg绝干气

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