题目

五、（20 分）在常压绝热干燥器中将 1500 kg 湿物料从原始含水量 18%降至 1.5%(均为湿基)。 t0=25 ℃、 H0=0.010kg/kg 绝干气的空气在预热器中升温至 90℃后进入干燥器，离开干燥器空气的温度为 50℃。试求：（1）完成上述干燥任务所需要的空气量；（2）预热器中加热蒸汽的消耗量（蒸汽的相变热为 2205 kJ/kg ，忽略预热器热损失）；（3）干燥系统的热效率；（4）通过恒定条件下的干燥实验测得，物料的临界含水量Xc=0. 10kg/kg 绝干料，平衡含水量 X∗=0.01kg/kg 绝干料；已知干燥面积为 48 m2 ，恒速阶段的干燥速率 Uc=2.2kg/(m2⋅h) ，假定降速阶段干燥速率与自由含水量 (X−X∗) 呈直线关系，则所需干燥时间为若干。

题目解答

答案

解：（1）所需空气量WL=H2−H0（1）H2由焓的衡算求得。对于绝热干燥过程，空气进出干燥器的焓值相等，即解得： H2=0.02593kg/kg 绝干气将有关数值代入式（1），得到L=253.10.02593−0.01=1.578×104kg绝干气Lw=L(1+H0)=1.578×104(1+0.01)=1.594×104kg 新鲜气（2）预热器中加热蒸汽的消耗量加热蒸汽消耗量为（3）干燥系统的热效率对于绝热干燥过程， η 可用两种方法计算η=t1−t2×100%=90−50×100%=61.54%或t1−t090−25(4) 干燥时间温度为 20°C、湿度为 0.01kg/kg 绝干气的常压新鲜空气，经预热器预热至 120°C 后用于干燥某湿物料。空气离开干燥器的温度为 60°C、湿度为 0.05kg/kg 绝干气，湿物料进出干燥器的温度分别为 30°C、50°C，湿基含水量分别为 20%、5%，干燥产品流量为60kg/h，湿物料的平均比热容为 2.134kJ/(kg 湿物料.°C)，忽略干燥系统的热损失。试求：Q=L(I2−I1)+G(I2' −I1' )+QLapproxL×1.01×(t2−t.0)+W(2490+1.88t2)+GCm(θ2−θ1)+QL( 注：)(1）新鲜空气的耗量；（2）干燥系统的热效率。X1=20%X2= 5%

解析

步骤 1：计算干燥任务所需的空气量
根据题目，湿物料从原始含水量 18% 降至 1.5%（均为湿基），湿物料的总质量为 1500 kg。首先，计算湿物料的绝干质量，然后计算干燥过程中水分的蒸发量，最后根据空气的焓值变化计算所需的空气量。
步骤 2：计算预热器中加热蒸汽的消耗量
根据题目，空气在预热器中升温至 90℃，离开干燥器的空气温度为 50℃。根据空气的焓值变化计算预热器中加热蒸汽的消耗量。
步骤 3：计算干燥系统的热效率
根据题目，干燥过程为绝热过程，计算干燥系统的热效率。
步骤 4：计算干燥时间
根据题目，物料的临界含水量 Xc=0.10kg/kg 绝干料，平衡含水量 X∗=0.01kg/kg 绝干料，已知干燥面积为 48 m2，恒速阶段的干燥速率 Uc=2.2kg/(m2⋅h)，假定降速阶段干燥速率与自由含水量 (X−X∗) 呈直线关系，计算所需干燥时间。