题目
9.某湿物料经过5.5h的恒定干燥操作。物料含水量由 _(1)=0.35kg/kg 绝干料降至 _(2)=0.1kg/kg 绝干料。-|||-若在相同条件下,要求将物料含水量由 _(1)=0.35kg/kg 绝干料降至 _(2)'=0.05kg/kg 绝干料。试求新情况下的干燥-|||-时间。物料的临界含水量 _(e)=0.15kg/kg 绝干料、平衡含水量 X'=0.04kg/kg 绝干料。假设在降速阶段中干燥速-|||-率与物料的自由含水量( -(x)^cdot ) 成正比。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查恒定干燥过程的阶段划分及时间计算,涉及恒速干燥阶段和降速干燥阶段的公式应用。
解题核心思路:
- 阶段划分:干燥过程分为恒速阶段(含水量高于临界含水量 $X_e$)和降速阶段(含水量低于 $X_e$)。
- 公式选择:
- 恒速阶段时间:$t_1 = \dfrac{X_1 - X_e}{U}$,其中 $U$ 为恒速干燥速率。
- 降速阶段时间:$t_2 = \dfrac{X_e - X'}{U} \ln \dfrac{X_e - X'}{X_2 - X'}$,其中 $X'$ 为平衡含水量。
- 关键点:通过原干燥过程求出 $U$,再代入新目标计算总时间。
原干燥过程分析
- 恒速阶段:含水量从 $X_1 = 0.35$ 降到 $X_e = 0.15$,时间 $t_1 = \dfrac{0.35 - 0.15}{U} = \dfrac{0.20}{U}$。
- 降速阶段:含水量从 $X_e = 0.15$ 降到 $X_2 = 0.1$,时间 $t_2 = \dfrac{0.15 - 0.04}{U} \ln \dfrac{0.15 - 0.04}{0.1 - 0.04} = \dfrac{0.11}{U} \ln \dfrac{0.11}{0.06} \approx \dfrac{0.0667}{U}$。
- 总时间:$t_1 + t_2 = \dfrac{0.20}{U} + \dfrac{0.0667}{U} = \dfrac{0.2667}{U} = 5.5 \, \text{h}$,解得 $U \approx 0.0485 \, \text{kg/(kg·h)}$。
新干燥过程分析
- 恒速阶段:含水量从 $X_1 = 0.35$ 降到 $X_e = 0.15$,时间仍为 $t_1 = \dfrac{0.20}{0.0485} \approx 4.125 \, \text{h}$。
- 降速阶段:含水量从 $X_e = 0.15$ 降到 $X_2' = 0.05$,时间 $t_2' = \dfrac{0.15 - 0.04}{0.0485} \ln \dfrac{0.15 - 0.04}{0.05 - 0.04} = \dfrac{0.11}{0.0485} \ln 11 \approx 5.445 \, \text{h}$。
- 总时间:$t_1 + t_2' = 4.125 + 5.445 = 9.57 \, \text{h}$。