题目
在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器,干燥产物的含水质量分数为0.5%。所用空气的温度为20℃、湿度为0.007kg/kg干气,预热温度为127℃,废气出口温度为82℃,设为理想干燥过程。试求:(1)空气用量V;(2)预热器的热负荷。
在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器,干燥产物的含水质量分数为0.5%。所用空气的温度为20℃、湿度为0.007kg/kg干气,预热温度为127℃,废气出口温度为82℃,设为理想干燥过程。
试求:(1)空气用量V;
(2)预热器的热负荷。
题目解答
答案
解:(1)绝对干物料的处理量
进、出干燥器的含水量为
水分汽化量为
气体进干燥器的状态为
气体出干燥器的状态为
,
出口气体的湿度为
空气用量为
(2)预热器的热负荷为
解析
步骤 1：计算绝对干物料的处理量
绝对干物料的处理量可以通过湿物料的处理量和湿物料的含水质量分数计算得出。湿物料的处理量为1.58kg/s，含水质量分数为5%。因此，绝对干物料的处理量为：
${G}_{c}={G}_{1}(1-{W}_{1})=1.58\times (1-0.05)=1.5kg$ 干料 /s
步骤 2：计算进、出干燥器的含水量
进、出干燥器的含水量可以通过湿物料的含水质量分数计算得出。进干燥器的含水量为：
${X}_{1}=\dfrac {{W}_{1}}{1-{W}_{1}}=\dfrac {0.05}{1-0.05}=0.0527kg/kg$. 干料
出干燥器的含水量为：
${X}_{2}=\dfrac {{W}_{2}}{1-{W}_{2}}=\dfrac {0.005}{1-0.005}=0.00502kg/kg$ 干料
步骤 3：计算水分汽化量
水分汽化量可以通过绝对干物料的处理量和进、出干燥器的含水量计算得出。水分汽化量为：
${x}^{2}={C}_{1}({x}_{1}-{x}_{2})=1.5\times (0.0527-0.00502)=0.0715kg/s$
步骤 4：计算气体进干燥器的状态
气体进干燥器的状态可以通过所用空气的温度和湿度计算得出。气体进干燥器的状态为：
${H}_{1}={H}_{0}=0.007kg/kg$ 干气
${I}_{1}=(1.01+1.88{H}_{1}){t}_{1}+2500{H}_{1}$ $=(1.01+1.88\times 0.007)\times 127+2500\times 0.007$ =147kJ/kg 干气
步骤 5：计算气体出干燥器的状态
气体出干燥器的状态可以通过废气出口温度和气体进干燥器的状态计算得出。气体出干燥器的状态为：
${t}_{2}={82}^{\circ }C$,${I}_{2}={I}_{1}=147kJ/kg$ 干气
步骤 6：计算出口气体的湿度
出口气体的湿度可以通过气体出干燥器的状态计算得出。出口气体的湿度为：
干气
步骤 7：计算空气用量
空气用量可以通过水分汽化量和出、进口气体的湿度计算得出。空气用量为：
$v=\dfrac {W}{{H}_{2}-{H}_{1}}=\dfrac {0.0715}{0.0242-0.007}=4.16kg$ 干气 $1s$
步骤 8：计算预热器的热负荷
预热器的热负荷可以通过气体进干燥器的状态和气体出干燥器的状态计算得出。预热器的热负荷为：
${I}_{0}=(1.01+1.88{H}_{0}){t}_{0}+2500H$ o $=(1.01+1.88\times 20)\times 0.007+2500\times 0.007$ =17.8kJ/kg 干气
$Q=V({I}_{1}-{I}_{0})=4.16\times (147-17.8)=538kW$
绝对干物料的处理量可以通过湿物料的处理量和湿物料的含水质量分数计算得出。湿物料的处理量为1.58kg/s，含水质量分数为5%。因此，绝对干物料的处理量为：
${G}_{c}={G}_{1}(1-{W}_{1})=1.58\times (1-0.05)=1.5kg$ 干料 /s
步骤 2：计算进、出干燥器的含水量
进、出干燥器的含水量可以通过湿物料的含水质量分数计算得出。进干燥器的含水量为：
${X}_{1}=\dfrac {{W}_{1}}{1-{W}_{1}}=\dfrac {0.05}{1-0.05}=0.0527kg/kg$. 干料
出干燥器的含水量为：
${X}_{2}=\dfrac {{W}_{2}}{1-{W}_{2}}=\dfrac {0.005}{1-0.005}=0.00502kg/kg$ 干料
步骤 3：计算水分汽化量
水分汽化量可以通过绝对干物料的处理量和进、出干燥器的含水量计算得出。水分汽化量为：
${x}^{2}={C}_{1}({x}_{1}-{x}_{2})=1.5\times (0.0527-0.00502)=0.0715kg/s$
步骤 4：计算气体进干燥器的状态
气体进干燥器的状态可以通过所用空气的温度和湿度计算得出。气体进干燥器的状态为：
${H}_{1}={H}_{0}=0.007kg/kg$ 干气
${I}_{1}=(1.01+1.88{H}_{1}){t}_{1}+2500{H}_{1}$ $=(1.01+1.88\times 0.007)\times 127+2500\times 0.007$ =147kJ/kg 干气
步骤 5：计算气体出干燥器的状态
气体出干燥器的状态可以通过废气出口温度和气体进干燥器的状态计算得出。气体出干燥器的状态为：
${t}_{2}={82}^{\circ }C$,${I}_{2}={I}_{1}=147kJ/kg$ 干气
步骤 6：计算出口气体的湿度
出口气体的湿度可以通过气体出干燥器的状态计算得出。出口气体的湿度为：
干气
步骤 7：计算空气用量
空气用量可以通过水分汽化量和出、进口气体的湿度计算得出。空气用量为：
$v=\dfrac {W}{{H}_{2}-{H}_{1}}=\dfrac {0.0715}{0.0242-0.007}=4.16kg$ 干气 $1s$
步骤 8：计算预热器的热负荷
预热器的热负荷可以通过气体进干燥器的状态和气体出干燥器的状态计算得出。预热器的热负荷为：
${I}_{0}=(1.01+1.88{H}_{0}){t}_{0}+2500H$ o $=(1.01+1.88\times 20)\times 0.007+2500\times 0.007$ =17.8kJ/kg 干气
$Q=V({I}_{1}-{I}_{0})=4.16\times (147-17.8)=538kW$