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%,物料离开干燥器时温度升至60 ℃,湿物料的平均比热容为kJ/(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 kg/kg绝干气,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。

步骤 1：计算新鲜空气的消耗量
首先，计算绝干物料的质量。湿物料的处理量为1000kg/h，含水量为4%，因此绝干物料的质量为：
\[ G_{1} = 1000 \times (1 - 0.04) = 960 \text{ kg/h} \]
然后，根据湿物料和干燥后产品的含水量，计算新鲜空气的消耗量。假设干燥后产品的含水量为0.5%，则新鲜空气的消耗量为：
\[ W = 960 \times (0.04 - 0.005) = 35.1 \text{ kg/h} \]
步骤 2：计算预热器的加热量Qp
预热器的加热量Qp可以通过计算空气预热前后的焓差来确定。首先，计算20℃时空气的饱和蒸汽压，然后计算100℃时空气的焓值。假设空气的焓值为H，则预热器的加热量为：
\[ Q_{p} = H_{100} - H_{20} \]
步骤 3：计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数
加热物料消耗的热量可以通过计算物料温度变化的热量来确定。假设物料的比热容为C，则加热物料消耗的热量为：
\[ Q_{物料} = C \times (60 - 20) \times 960 \]
总耗热量为预热器的加热量加上加热物料消耗的热量，因此加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数为：
\[ \frac{Q_{物料}}{Q_{p} + Q_{物料}} \times 100\% \]
步骤 4：计算干燥系统的热效率
干燥系统的热效率可以通过计算干燥器的热损失来确定。假设干燥器的热损失为Q_{损失}，则干燥系统的热效率为：
\[ \eta = \frac{Q_{p} + Q_{物料} - Q_{损失}}{Q_{p} + Q_{物料}} \times 100\% \]