干燥基础计算题及讲解2

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7-25 已知湿空气的温度为20℃，水汽分压为2.335kPa，总压为101.3kPa。试求： （1） 相对湿度；

（2） 将此空气分别加热至50℃和120℃时的相对湿度； （3） 由以上计算结果可得出什么结论？

解：（1）查表得20℃时水的饱和蒸汽压pS=2.335kPa,故相对湿度 ??pv2.335?100%??100%?100% ps2.335即空气已被水蒸汽饱和，不能作为载湿体。

（2）查表得50℃时水的饱和蒸汽压pS=12.34kPa,故相对湿度 ??pv2.335?100%??100%?18.9% ps12.34即温度升高后，?值减小，又可作为载湿体。

当总压为101.3kPa时，温度升高到100℃水开始沸腾，此时它的最大蒸汽压为101.3kPa（等于外界压力）。当温度为120℃时，蒸汽处于过热状态，饱和水蒸气压仍为101.3kPa,故相对湿度 ??pv2.335?100%??100%?2.3% ps101.3 （3）湿空气的温度升高后，其中的水汽分压不变，但水的饱和蒸汽压随温度的升高而增加，因此，?值减小，载湿能力增强，即升温对干燥有利。

7-26 已知在总压101.3kPa下，湿空气的干球温度为30℃，相对湿度为50％，试求：（1）湿度；（2）露点；（3）焓；（4）将此状态空气加热至120℃所需的热量，已知空气的质量流量为400kg绝干气/h；（5）每小时送入预热器的湿空气体积。 解：（1）查得30℃时水的饱和蒸汽压pS=4.247kPa, 水汽分压：pv??pS?0.5?4.247?2.124kPa 湿度 H?0.622 （2）露点

由pv?2.124kPa，可查得对应的饱和温度为18oC，即为露点。 （3）焓

I?(1.01?1.88H)t?2492H＝(1.01?1.88?0.0133)?30＋2492?0.0133＝64.2kJ/kg干气pv2.124?0.622??0.0133kg水汽/kg干气 p?pv101.3?2.124

（4）所需热量

1

Q?LcH(t1?t0)?400?(1.01?1.88?0.0133)?(120?30)?3.726?104kJ/h?10.35kW

（5）湿空气体积

V?400vH?400?(0.773?1.244H)273?t273273?30?400?(0.773?1.244?0.0133)

273?350.5m3/h

7-27 常压下某湿空气的温度为25℃，湿度为0.01kg水汽/kg干气。试求： （1） 该湿空气的相对湿度及饱和湿度；

（2） 若保持温度不变，加入绝干空气使总压上升至220kPa，则此湿空气的相对湿度及饱和湿

度变为多少？

（3） 若保持温度不变而将空气压缩至220kPa，则在压缩过程中每kg干气析出多少水分？ 解：（1）水汽分压 pv?pH101.3?0.01??1.60kPa

0.622?H0.622?0.01 查表得25℃时水的饱和蒸汽压pS=3.168kPa, 故相对湿度 ??pv1.60?100%??100%?50.5% ps3.168pS3.168?0.622??0.020kg水汽/kg干气 p?pS101.3?3.168饱和湿度：HS?0.622（2）当加入绝干空气时，水汽分压及饱和蒸汽压均不变，故相对湿度仍为50.5％，但饱和湿度 HS?0.622pS3.168?0.622??0.0091kg水汽/kg干气 p?pS220?3.168（3）若保持温度不变而将空气压缩至220kPa时，其饱和湿度为0.0091kg水汽/kg干气，故必有水析出。

H?HS?0.01?0.0091?0.0009kg/kg干气

7-28 已知在常压、 25℃下，水分在某物料与空气间的平衡关系为

相对湿度为?＝100％，平衡含水量X=0.185kg水/kg干料 相对湿度为?＝50％，平衡含水量X=0.095kg水/kg干料

现该物料的含水量为0.35 kg水／kg干料,令其与25℃，?＝50％的空气接触，问物料的自由含水量，结合水分含量与非结合水分含量各为多少？

2

**

解：φ＝50％，

平衡含水量X*?0.095kg/kg干料

则自由含水量 X?X*?0.35?0.095?0.255kg/kg干料 φ＝100％，

平衡含水量X*?0.185kg/kg干料

即结合水分含量X*?＝100％?0.185kg/kg干料

则非结合水分含量X?X*?＝100％?0.35?0.185?0.165kg/kg干料

7-29 常压下用热空气干燥某种湿物料。新鲜空气的温度为20℃、湿度为0.012kg水汽／kg干气，经预热器加热至60℃后进入干燥器，离开干燥器的废气湿度为0.028kg水汽／kg干气。湿物料的初始含水量为10%，干燥后产品的含水量为0.5%（均为湿基），干燥产品量为4000kg/h。试求： （1）水分汽化量，kg/h；

（2）新鲜空气的用量，分别用质量及体积表示；

（3）分析说明当干燥任务及出口废气湿度一定时，是用夏季还是冬季条件选用风机比较合适。

解：（1）水分汽化量 W?1?w2w?w20.1?0.005G2?G2＝1G2??4000?422kg/h 1?w11?w11?0.1w10.1??0.111kg水/kg干料 1?w11?0.1或 干基含水量X1?X2?w20.005??0.005kg水/kg干料 1?w21?0.005GC?G2(1?w2)?4000?(1?0.005)?3980kg/h

W?GC（X1?X2）?3980?(0.111?0.005)?422kg/h

（2）绝干空气用量

L?W422??2.64?104kg/h

H2?H10.028?0.012湿空气用量

L'?L(1?H0)?2.64?104?(1?0.012)?2.67?104kg/h 湿空气比容

3

?H?(0.773?1.244H)?273?t273 273?20＝(0.773?1.244?0.012)?＝0.846m3/kg干气273湿空气体积量

Vh?LvH?2.64?104?0.846?2.23?104m3/h

（3）夏季的气温高，且湿度大，故在产品、W、H2一定的情况下，湿空气的消耗量L增加，同时其湿比容又增大，共同导致体积流量增大，故用夏季条件选择风机比较合适。

7-30 在某干燥器中常压干燥砂糖晶体，处理量为450kg/h，要求将湿基含水量由42％减至4％。干燥介质为温度20℃，相对湿度30％的空气，经预热器加热至一定温度后送至干燥器中，空气离开干燥器时温度为50℃，相对湿度为60％。若空气在干燥器内为等焓变化过程，试求：

（1）水分汽化量，kg/h； （2）湿空气的用量，kg/h；

（3）预热器向空气提供的热量, kW。 解：（1）水分汽化量 W?G1?G2＝G1－或 X1?X2?1?w1w?w20.42?0.04G1?1G1??450?178kg/h 1?w21?w21?0.04w10.42??0.724kg水/kg干料 1?w11?0.42w20.04??0.0417kg水/kg干料 1?w21?0.04GC?G1(1?w1)?450?(1?0.42)?261kg/h

W?GC（X1?X2）?261?(0.724?0.0417)?178kg/h

（2）查得20℃、50℃下的水饱和蒸汽压分别为2.335kPa、12.34 kPa，

H0?0.622H2?0.622pv0?0pS00.3?2.335?0.622?0.622?0.0043kg水汽/kg干气p?pv0p??0pS0101.3?0.3?2.335pv2?2pS20.6?12.34?0.622?0.622?0.049kg水汽/kg干气

p?pv2p??2pS2101.3?0.6?12.34

L?W178??3982kg/h

H2?H10.049?0.0043湿空气用量

L'?L(1?H0)?3982?(1?0.0043)?3999kg/h （3）新鲜空气焓：

4

I0?(1.01?1.88H0)t0?2492H0＝(1.01?1.88?0.0043)?20＋2492?0.0043＝31.1kJ/kg干气

出口空气焓：

I2?(1.01?1.88H2)t2?2492H2＝(1.01?1.88?0.049)?50＋2492?0.049＝177.2kJ/kg干气

因为干燥为等焓过程，故I1?I2 预热器中的加热量：

Qp?L(I1?I0)?3982?(177.2?31.1)?162kW 3600

7-31 试在I-H图中定性绘出下列干燥过程中湿空气的状态变化过程。

（1）温度为t0、湿度为H0的湿空气，经预热器温度升高到t1后送入理想干燥器，废气出口温度为t2；

（2）温度为t0、湿度为H0的湿空气，经预热器温度升高到t1后送入理想干燥器，废气出口温度为t2，此废气再经冷却冷凝器析出水分后，恢复到t0、H0的状态；

（3）部分废气循环流程：温度为t0、湿度为H0的新鲜空气，与温度为t2、湿度为H2的出口废气混合（设循环废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比为m：n），送入预热器加热到一定的温度t1后再进入干燥器，离开干燥器时的废气状态为温度t2、湿度H2；

（4）中间加热流程：温度为t0、湿度为H0的湿空气，经预热器温度升高到t1后送入干燥器进行等焓干燥，温度降为t2时，再用中间加热器加热至t1，再进行等焓干燥，废气最后出口温度仍为t2。

图示如下：

t1 I

B C t1 I

B C

t2 A t0 H0 H2 H φ=100% t2 A t0

H0 H2 H D φ=100% 附图（1）

附图（2）

5

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