(一)习题湿空气的性质14-1将干球温度27℃、露点为22℃的空气加热至80℃,试求加热前后空气相对湿度的变化。 解:已知: ,求: 。查水的饱和蒸汽压: ; ; 。故变化为14-2在常压下将干球温度65℃、湿球温度40℃的空气冷却至25℃,计算每千克干空气中凝结出多 少水分?每千克干空气放出多少热量?解:已知: ,求: ,Q。查水的饱和蒸汽压: 。则14-3总压为100kPa的湿空气,试用焓-湿度图填充表14-2-1。表14-2-1

解:已知:p=100kPa,求:用焓-湿度图填充表14-2-1。

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计算结果如表14-2-2所示。

表14-2-2

14-4在温度为80℃、湿度为0.0lkg水/kg干气的空气流中喷入0.1kg水/s的水滴。水滴温度为30℃,全部汽化被气流带走。干气体的流量为10kg干气/s,不计热损失。试求(1)喷水后气体的热焓增加了多少?(2)喷水后气体的温度降低到多少度?(3)如果忽略水滴带入的热焓,即把气体的增湿过程当作等焓变化过程,则增湿后气体的温度降到几度?

解:已知:t1=80℃,H1=0.0lkg水/kg干气,W水=0.1kg/s,θ=30℃,V干=10kg干气/s,忽略热损失。求:(1)ΔI;(2) ;(3)忽略 。

(1)喷水后气体增加的焓即液体所带入的焓

(2)喷水后气体的焓为 ,则

(3)若忽略ΔI,则 ,故

14-5某干燥作业如图14-2-1所示。现测得温度为30℃,露点为20℃,流量为1000m湿空气/h的湿空气在冷却器中除去水分2.5kg/h后,再经预热器预热到60℃后进入干燥器。操作在常压下进行。试求:

(1)出冷却器的空气的温度和湿度;(2)出预热器的空气的相对湿度。

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解:已知

图1-2-12

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解:已知

图14-2-1

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求:(1) ;(2) 。

(1)查水的饱和蒸汽压,20℃时 ,故

因为 ,故

查对应的饱和温度 。

(2)查 ,故

间歇干燥过程计算

14-6已知在常压下25℃下水分在氧化锌与空气之间的平衡关系为:相对湿度φ=100%时,平衡含水量X=0.02kg水/kg干料;相对湿度φ=40%时,平衡含水量X=0.007kg水/kg干料。现氧化锌的含水量为0.25kg水/kg干料,令其在25℃φ=40%的空气接触。试问物料的自由含水量、结合水及非结合水的含量各为多少?

解:已知:p=101.3kPa,t=25℃,φ=100%, ,φ=40%, ,x=

1.25,空气25℃,φ=40%。求:自由含水量,结合水量,非结合水量。

由题意

14-7某物料在定态空气条件下作间歇干燥。已知恒速干燥阶段的干燥速率为1.1kg水/(m·h),每批物料的处理量为1000kg干料,干燥面积为55m。试估计将物料从0.15kg水/kg干料干燥到0.005kg水/kg 干料所需的时间。

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物料的平衡含水量为零,临界含水量为0.125kg水/kg干料。作为粗略估计,可设降速阶段的干燥速率与自由含水量成正比。

解:已知N恒=1.1kg/(m·h),Gc=1000kg,A=55m,X1=0.15kg水/kg干料,

。求:t。

因为 ,所以干燥过程分恒速阶段与降速阶段两部分,则

14-8某厢式干燥器内有盛物浅盘50只,盘的底面积为70cm×70cm,每盘内堆放厚20mm的湿物料。湿物料的堆积密度为1600kg/m,含水量由0.5kg水/kg干料干燥到0.005kg水/kg干料。器内空气平行流过物料表面,空气的平均温度为77℃,相对湿度为l0%,气速2m/s。物料的临界自由含水量为0.3kg水/kg干料,平衡含水量为零。设降速阶段的干燥速率与物料的含水量成正比。求每批物料的干燥时间。

解:已知:浅盘n=50只,盘底面积70cm×70cm,厚度h=0.02m,p湿=1600kg/m2,X1=0.5kg水/kg 干料,X2=0.005kg水/kg干料, ,干燥条件:平行流过u=0.2m/s,t=77℃,φ= 10%, ,求: 。

以一只盘为基准计算

查焓-湿度图:t=77℃,φ=10%时,H=0.0268kg水/kg干料,

,则

湿空气的密度

湿空气的质量流速

则

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连续干燥过程的计算

14-9某常压操作的干燥器的参数如图14-2-2所示。其中:空气状况t0=20℃,Ho=0.01kg/kg干气, tl=120℃,t2=70℃,H2=0.05kg/kg干气;物料状况θ1=30℃,含水量ω1=20%,θ2=50℃,ω2=5%, 绝对干物料比热容cpS=1.5kJ/(kg·℃);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V;(2)预热器的热负荷;(3)应向干燥器补充的热

量。

图14-2-2

(1)由题意

(2)

(3)

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14-10一理想干燥器在总压100kPa下将物料由含水50%干燥至含水1%,湿物料的处理量为20kg/s。室外空气温度为25℃,湿度为0.005kg水/kg干气,经预热后送入干燥器。废气排出温度为50℃,相对湿度60%。试求:(1)空气用量V;(2)预热温度;(3)干燥器的热效率。

(1)由题意

查焓-湿度图,得 干气,则

(2)因为理想干燥器,所以I1=I2,即

(3)干燥器的热效率为

14-11一理想干燥器在总压为100kPa下,将湿物料由含水20%干燥至1%,湿物料的处理量为

1.75kg/s。室外大气温度为20℃,湿球温度16℃,经预热后送入干燥器。干燥器出口废气的相对湿度 为

70%。现采用两种方案:(1)将空气一次预热至120℃送入干燥器;(2)预热至120℃进入干燥器后, 空气增湿至φ=70%。再将此空气在干燥器内加热至100℃(中间加热),继续与物料接触,空气再次增湿至φ=70%排出器外。求上述两种方案的空气用量和热效率。

解:已知:p=100kpa,w1=0.20,w2=0.01,G=1.75kg/s, 。求:(1)一次预热, ;(2)二次预热, 达 后,再加热至

(1)由题意

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14-12从废气中取80%(质量分数)与湿度为0.0033kg水/kg干气、温度为16℃的新鲜空气混合后进入预热器(如图14-2-4所示)。已知废气的温度为67℃,湿度为0.03kg水/kg干气。物料最初含水量为47%,最终含水量为5%,干燥器的生产能力为1500kg湿物料/h。试求干燥器每小时消耗的空气量和预热器的耗热量。设干燥器是理想干燥器。

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由题意

图14-2-4

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解法1:因为循环后,空气用量不变时,Q预不变, 不变,故

故

14-13如图14-2-5所示,某常压操作的理想干燥器处理物料量为500kg绝干料/h,物料进、出口的含水量分别为X1=0.3 kg水/kg干料,X2=0.05 kg水/kg干料。新鲜空气的温度t0为20℃,露点td为10℃,经预热至96℃后进入干燥器。干空气的流量为6000kg干气/h。试求:(1)进预热器前风机的流量, m/h;(2)预热器传热量(忽略预热器的热损失),kW;(3)干燥过程的热效率η。

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图14-2-5

解:已知:Gc=500 kg绝干料/h,X1=0.3 kg水/kg干料,X2=0.05 kg水/kg干料,t0=20℃,td= 10℃,t1=96℃,V干=6000kg干气/h。求:(1)V湿;(2)Qp;(3)η。

(1)查水的饱和蒸汽压:10℃,1.23kPa;96℃,87.7 kPa,故

H0= 0.622=0.622× =0.00765kg水/kg干气

湿空气的比体积为

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⏺

进预热器前风机的流量为

(2)由于H0=H1,则

V湿= m/h

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故预热器的热负荷为

(3)因为理想干燥器,所以I1=I2,即又水分汽化量为

解得t2=43.4℃。故干燥过程的热效率为