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1、例 14.1 湿空气的混合某干燥器的操作压强为79.98kPa，出口气体的温度为60，相对湿度为70，将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气混合，使进入干燥器气体温度不超过90，相对湿度为 12参见附图（a） 。已知新鲜空气的质量流量为0.5025kg/s，湿度为 0.005kg 水/kg 干空气，试求：（1）新鲜空气的预热温度及空气的循环量；（2）预热器需提供的热量为多少？若将流程改为先混合后预热，所需热量是否变化？解： （ 1）在新鲜空气中，干空气的流量skgHVV干空气5.0005.015025.0 10水在2t60时的饱和蒸汽压为19.91 kPa,出口气体的湿度为干空气水 kgkg
2、pppHss/1313.091.197.098.7991.197 .0622.0622.02水在mt=90时的饱和蒸气压为70.09 kPa,混合气体的湿度为干空气水 kgkg pppHsmsm m/0731.009.7012.098.7909.7012.0622.0622.0以混合点为控制体，对水分作物料衡算，可求出循环气量为mRRHVVHVVH20干空气水 kgkg HHVHVHVmm R/585.00731.01313.0005.00731.05.020以混合点为控制体作热量衡算，可求出新鲜空气的预热温度mRRIVVIVVI21mmmRR HtHVVHtHVHtHV250088. 101
3、. 1250088. 101.1250088. 101.1222111将CtHHVHVo mmR90,0731.0,1313.0,585.0,005.0, 5.021代入上式，求得空气的预热温度为1t133.3（3）预热器所提供的热量为01188. 101.1ttHVQkW7.57203 .133005.088.101.15.0若流程改为先混合后预热，所需热量可以附图（b）中的方框作控制体，作热量衡算求出，02VIIVIVVQRmR显然，先混合后预热或先预热后混合所需热量相同。但是，先预热后混合，气体出口温度高，需要能位较高的热源，一般说来，先混合后预热更为经济合理。例 14.2 热损失对干燥
4、过程的影响某湿物料的处理量为3.89kg/s，温度为 20，含水量为10（湿基），在常压下用热空气进行干燥， 要求干燥后产品含水量不超过1 （湿基）， 物料的出口温度由实验测得为70。已知干物料的比热容为1.4kJ/(kg?K), 空气的初始温度为20，相对湿度为50，若将空气预热至130进入干燥器， 规定气体出口温度不低于80，干燥过程热损失约为预热器供热量的 10，试求：（1）该干燥过程所需的空气量、热量及干燥器的热效率；（2）若加强干燥设备的保温措施，使热损失可以忽略不计，所需的空气量、热量及干燥器的热效率有何变化？解：水在20的饱和蒸汽压kPaps338.2，故空气的初始湿含量为干空气
5、水 kgkg pppHss/00726.0338.25 .03.101338.25.0622.0622.000 0绝干物料的质量流量为skgwGGC/5 .31 .0189. 3111（1）干燥过程所需要的空气量V与出口气体的湿度H2有关，而所需供热量Q与空气量V有关。空气用量V及出口气体的湿度H2需联立求解如下物料衡算式及热量衡算式获得。HHVwwwwGC1 2211 11（ 1）损QcGctcrHHVttHccVpmCpLpvpvpg12212012211（2）据题意，式中,1301Cto00726. 001HH，,802Cto,201Co,702Co1.01w，01.02w)/(01.1
6、KkgkJcpg，)/(88.1KkgkJcpv)/(19. 4KkgkJcpL，kgkJr/25000固体物料在出口状态下的比热容为)/(442.101.0101.019.44 .1122 2KkgkJwwcccpLpspm干燥器的热损失为)(88.001. 1(1 .0010ttHVQ损VV3 .11)20130()00726.088.101.1(1 .0skJ /将以上诸量代入式（1） 、式（ 2）得VVH00726.03535.02（3）4 .2525.25665.582VHV（4）联立求解式（3） 、式（ 4）得干空气水干空气kgkgHskgV0194.005.292此干燥过程所需供
7、热量)(88. 101.1(010ttHVQskJ /3271)20130()00726.088.101.1(05.29式中Q1汽化水分耗热；Q2物料升温耗热；Q3废气带走热量。热损失为skJ /2.32805.293.11V3.11Q损出口废气带走的热量为)(88.101.1 (0203ttHVQskJ /2.1784)2080()00726.088.101.1(05.29干燥热效率为354.032712 .3282 .178411321QQQQQQ损（3）若损Q，物料衡算式1 不变，而热量衡算式变为12212012211pmCpLpvpvpgcGctcrHHVttHccV（ 5）将有关数据
8、代入式（）得干空气水干空气kgkgHskgV0228. 07.22所需热量为)(88. 101.1(010ttHVQskJ /2556)20130()00726.088.101.1 (7.22出口气体带走的热量为)(88.101.1(0203ttHVQskJ /2.1394)2080()00726.088.101.1(7.22干燥效率为454.0 25562 .394113 QQ从本例可以看出， 对于干燥过程加强保温措施，不仅可以直接减少热损失，而且可以减少空气需用量，提高过程的热效率，从而使所需供热量明显降低。因此，与传热设备相比，加强干燥设备的保温措施更为重要。例 14.3 气体出口状态与
9、干燥过程所需能耗的关系某湿物料在气流干燥管内进行干燥，湿物料的处理量为0.5kg/s，湿物料的含水量为5，干燥后物料的含水量不高于1 （皆为湿基） ，空气的初始温度为20，湿含量为0.005 kg 水 kg 干气体。若将空气预热至150进入干燥器，并假设物料所有水分皆在表面气化 阶段除去，干燥管本身保温良好，试求：（1）当气体出口温度选定为70，预热器所提供的热量及热效率？（2）当气体出口温度选定为42，预热器所提供的热量及热效率有何变化？（3）若气体离开干燥管以后，因在管道及旋风分离器中散热温度下降了10，分别判断以上两种情况是否会发生物料返潮的现象？解：据题意，若忽略被蒸发水分代入干燥器的
10、热量，本干燥过程是理想的，气体在干燥管内的状态变为等焊过程，即：222111250088.101. 1250088.101. 1HtHHtH式中Cto1501，干空气水kgkgHH005.001（1）当出口气体选定为Cto702，由上式可得22111 288.1250001.1250088.101.1ttHtHH干空气水 kgkg036.07088.125007001.1005.02500150005.088.101.1所需供热量可由物料衡算式求出1221HHVXXGCskgHHXXGVC/625. 0005.036. 001.0101. 0 05.0105.005.015.01221干空气所
11、需供热量和热效率分别为01088.101.1ttHVQskJ /3 .8620150005.088.101.1652.0615.0 20150701500121 tttt（2）当出口气体选定为Cto422，则skgH/473.04288.125004201.1005.02500150005.088.101.12干空气所需供热量和热效率分别为skJQ/7.6220150005. 088.101.1473. 083.0 20150421500121 tttt（3）对于情况 1，出口气体中水汽分压为kPa HpHp542.5036.0622.0036.03.101622.022 水汽在旋风分离器内气
12、体温度为60，水在该温度时的饱和蒸汽压kPaps92.19,故尚未达到气体的露点，物料不会返潮。如规定气体出干燥管的温度为42，则出口气体中水汽分压为kPap22.7 0477.0622.00477.001.1 水汽在旋风分离器内气体温度降低为32，在该温度下水的饱和蒸汽压kPaps795. 4，故空气已达到露点，由液态水析出，物料将返潮。从本例计算结果可以看出，气体的出口状态对于该过程的能耗影响很大。出口温度降低，所需空气量及供热量越少，而热效率越高。 但是，出口气体温度过低， 会因散热而在设备出口处降至露点，使物料返潮。因此，保证气体温度在离开设备之前不降至露点，是选择气体出口状态必须满足的限制条件。
