题目
36.某常压操作的干燥器的参数如附图所示,其中:-|||-空气状况 _(0)=(20)^circ C ,_(0)=0.01kg 水 /kg 干气, _(1)=(120)^circ C ,_(2)=(70)^circ C , _(2)=0.05kg 水 /kg 干气;-|||-物料状况 (theta )_(1)=(30)^circ C ,含水量 (omega )_(1)=20% , (theta )_(2)=(50)^circ C , (omega )_(2)=5% ,绝对干物料比热容 _(PS)=1.5kg/(kg(cdot )^circ C) ;-|||-干燥器的生产能力为 53.5kg/h (以出干燥器的产物计),干燥器的热损失忽略不计,-|||-试求:-|||-(1) 空气用量;-|||-(2) 预热器的热负荷;-|||-(3)应向干燥器补充的热量。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算干燥器的空气用量
根据题目，干燥器的生产能力为 53.5kg/h (以出干燥器的产物计)，物料状况 ${\theta }_{1}={30}^{\circ }C$ ,含水量 ${\omega }_{1}=20\% $ , ${\theta }_{2}={50}^{\circ }C$ , ${\omega }_{2}=5\% $ 。物料的含水量变化为 ${\omega }_{1}-{\omega }_{2}=20\%-5\%=15\%$。因此，每小时干燥器需要去除的水分量为 $53.5kg/h \times 15\% = 8.025kg/h$。根据题目，${H}_{2}=0.05kg$ 水 /kg 干气，因此，空气用量为 $8.025kg/h \div 0.05kg/kg = 160.5kg/h$。但是，题目中给出的空气状况 ${t}_{0}={20}^{\circ }C$ ,${H}_{0}=0.01kg$ 水 /kg 干气，因此，需要计算实际的空气用量。根据能量守恒，干燥器的热损失忽略不计，因此，空气用量为 $160.5kg/h \div (0.05kg/kg - 0.01kg/kg) = 250.75kg/h$。
步骤 2：计算预热器的热负荷
根据题目，空气状况 ${t}_{0}={20}^{\circ }C$ ,${H}_{0}=0.01kg$ 水 /kg 干气, ${t}_{1}={120}^{\circ }C$ ,${t}_{2}={70}^{\circ }C$ , ${H}_{2}=0.05kg$ 水 /kg 干气。因此，预热器的热负荷为 $250.75kg/h \times (120^{\circ }C - 20^{\circ }C) \times 1.005kJ/kg{\cdot }^{\circ }C = 25798.2kJ/hr$。
步骤 3：计算应向干燥器补充的热量
根据题目，物料状况 ${\theta }_{1}={30}^{\circ }C$ ,含水量 ${\omega }_{1}=20\% $ , ${\theta }_{2}={50}^{\circ }C$ , ${\omega }_{2}=5\% $ ,绝对干物料比热容 ${C}_{PS}=1.5kg/(kg{\cdot }^{\circ }C)$。因此，应向干燥器补充的热量为 $53.5kg/h \times (50^{\circ }C - 30^{\circ }C) \times 1.5kJ/kg{\cdot }^{\circ }C = 13984.3kJ/hr$。
根据题目，干燥器的生产能力为 53.5kg/h (以出干燥器的产物计)，物料状况 ${\theta }_{1}={30}^{\circ }C$ ,含水量 ${\omega }_{1}=20\% $ , ${\theta }_{2}={50}^{\circ }C$ , ${\omega }_{2}=5\% $ 。物料的含水量变化为 ${\omega }_{1}-{\omega }_{2}=20\%-5\%=15\%$。因此，每小时干燥器需要去除的水分量为 $53.5kg/h \times 15\% = 8.025kg/h$。根据题目，${H}_{2}=0.05kg$ 水 /kg 干气，因此，空气用量为 $8.025kg/h \div 0.05kg/kg = 160.5kg/h$。但是，题目中给出的空气状况 ${t}_{0}={20}^{\circ }C$ ,${H}_{0}=0.01kg$ 水 /kg 干气，因此，需要计算实际的空气用量。根据能量守恒，干燥器的热损失忽略不计，因此，空气用量为 $160.5kg/h \div (0.05kg/kg - 0.01kg/kg) = 250.75kg/h$。
步骤 2：计算预热器的热负荷
根据题目，空气状况 ${t}_{0}={20}^{\circ }C$ ,${H}_{0}=0.01kg$ 水 /kg 干气, ${t}_{1}={120}^{\circ }C$ ,${t}_{2}={70}^{\circ }C$ , ${H}_{2}=0.05kg$ 水 /kg 干气。因此，预热器的热负荷为 $250.75kg/h \times (120^{\circ }C - 20^{\circ }C) \times 1.005kJ/kg{\cdot }^{\circ }C = 25798.2kJ/hr$。
步骤 3：计算应向干燥器补充的热量
根据题目，物料状况 ${\theta }_{1}={30}^{\circ }C$ ,含水量 ${\omega }_{1}=20\% $ , ${\theta }_{2}={50}^{\circ }C$ , ${\omega }_{2}=5\% $ ,绝对干物料比热容 ${C}_{PS}=1.5kg/(kg{\cdot }^{\circ }C)$。因此，应向干燥器补充的热量为 $53.5kg/h \times (50^{\circ }C - 30^{\circ }C) \times 1.5kJ/kg{\cdot }^{\circ }C = 13984.3kJ/hr$。