第5章干燥

第5章 干燥的习题解答1．已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60℃,相对湿度为40%,试求:1湿空气中水汽的分压; 2湿度; 3湿空气的密度;解：1湿空气的水汽分压,V S p P ϕ=由附录查得60C 时水的饱和蒸汽压19.92S p KPa = 2 湿度 （1） 密度32.27m =湿空气/kg 绝干气 密度 3110.1180.493/2.27H H H kg m v ρ++==湿空气 2．在总压下,已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I 图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图;习题2附表解： CCC上表中括号内的数据为已知,其余值由图H I -查得; 分题4的求解示意图如附图所示,其中A 为状态点;3.干球温度为20℃、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的温空气通过预热器加热到50℃后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求:11m 3原温空气在预热过程中始的变化; 21m 3原温空气在干燥器中获得的水分量; 解：131m 原湿空气在预热器中焓的变化当0020,0.009/t C H kg kg ==绝干气时,由H I -图查出043/I KJ kg =绝干气; 当01050,0.009/t C H H kg kg ==＝绝干气时,由H I -图查出1kg 绝干空气在预热器中焓的变化为：原湿空气的比容为30.84m =湿空气/kg 绝干气31m 原湿空气的焓变为 33136.9/0.84H I KJ m v ∆==湿空气 231m 原湿空气在干燥器中获得的水分当01050,0.009/t C H H kg kg ===绝干气时,在H I -图上确定空气的状态点,由该点沿等焓线向右下方移动与80%ϕ=的线相交,交点即为离开干燥器时空气的状态点;由该点读出空气离开干燥器时的湿度20.018H =/kg kg 绝干气 故31m 原湿空气在干燥器中获得的水分3210.0180.0090.0107/0.84H H H kg m v --==原湿空气 4．.将t 0=25℃、0ϕ=40%的常压新鲜空气,与由干燥器排出的t 2=50℃、2ϕ=80%的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为1：3;试求:1混合气体的温度和焓;2现需将此混合温空气的相对湿度降至10%后用于干燥湿物料,应将空气的温度升至多少度;解：1对混合气列湿度和焓的衡算,得0234m H H H += 10234m I I I += 2由附录查得025t C =时,水的饱和蒸汽压,3168.4o S p Pa = 050t C =时,水的饱和蒸汽压2,12340S p Pa = 当025t C =,050%ϕ=时,空气的湿度和焓分别为 当250t C =,280%ϕ=时,空气的湿度和焓分别为 将以上数据代入式子1、2,即分别解得 0.0529m H =/kg kg 绝干气由(1.01 1.88)2490m m m m I H t H =+⨯+并代如m H 及m I 的值解得44.15m t C = 2加热到相对湿度为10％时,空气湿度不变 水汽分压不变,则110.6220.0529101.3P P =-,解得 17.94p KPa =由 17.970.01SP ϕ==, 解得 79.7S P KPa = 查水的饱和蒸汽压表,得对应的温度为093.1t C =5．采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料,已知数据标于本题附图中;假设系统热损失可忽略,干燥操作为等始干燥过程;试求:1新鲜空气的耗量;2进入干燥器的湿空气的温度及焓;3预热器的加热量;解：1新鲜空气消耗量蒸发水量 12()800(0.250.05263)157.9W G X X kg =-=⨯-=水/h 绝干空气用量 20()L H H W -=新鲜空气用量 0(1)2760.5 1.012788L H kg h +=⨯=新鲜空气/ （1） 由于干燥过程为等焓过程,故进出干燥器的空气的焓相等即：1(1.01 1.88)2490224.1m m H t H +⨯+=将0.0529m H =/kg kg 绝干气代入上式,解出 183.26t C =m H 的值在第4题中已解出所以,进入干燥器的湿蒸汽的温度为83.26C ,焓为224.1/KJ Kg 绝干气 （2） 预热器的加热量其中 442760.611042m L L kg ==⨯=绝干气/h所以 511042(224.1180.7) 4.7910/133.1P Q KJ h KW =⨯-=⨯=6. 干球温度t 0=26℃、湿球温度t w0=23℃的新鲜空气,预热到t l =95℃后送至连续逆流干燥器内,离开干燥器时温度t 2=85℃;湿物料初始状态为:温度1θ=25℃、含水量1w =15%;终了时状态为:温度2θ=25℃、含水量2w =%;每小时有9200kg 温物料加入干燥器内;绝干物料的比热容c s =kg 绝干料·℃;干燥器内无输送装置,热损失为580KJ/kg 汽化的水分;试求:1单位时间内获得的产品质量;2写出干燥过程的操作线方程,在H-I 图上画出操作线; 3单位时间内消耗的新鲜空气质量; 4干燥器的热效率;解：操作流程示意图见本题附图11单位时间内获得的产品质量 绝干物料流量 干燥产品流量 2干燥过程的操作线由250,t C =23wo t C =查出066/I KJ kg =绝干气,求出00.0157/H kg kg =绝干气 由195,t C =100.0157/H H kg kg ==绝干气,求出1138.6/I KJ kg =绝干气 热损失速度 580119.969542/L Q KJ h =⨯= 由焓的定义可计算出干燥器的焓分别为同理'2222 1.8434.50.02 4.18734.563.8/S W I C X C KJ kg θθ=+=⨯+⨯⨯=绝干物料 对干燥器作水分衡算,得或 2(0.0157)119.9L H -= 1 再对干燥器做物料衡算,得或 2(138.2)9602(63.847.6)69542L I -=⨯-+ 2 联立1、2解得 4225.55100.0928H I -+⨯= 3上式为本题干燥操作的操作线方程;经过本题附图2的点B ,故任意设一H 值,如0.02H =,由式3求得131.5/I kJ kg =绝干气;据此在附图2上标出点D ,过点D 及点B 的直线即为干燥过程的操作线;该线与265t C =的线交于点C ,点C 为空气离开干燥器的状态点,由点C 读出20.023/H kg kg =绝干气,2126/I kJ kg =绝干气3单位时间内消耗新鲜空气的质量 由式1得 2119.9119.9171280.01570.0230.0157L kg H ===--绝干气/h新鲜空气消耗量 00(1)17100(10.0157)17403/L L H kg h =+=⨯+=新鲜空气 （3） 干燥器的热效率其中 610()17128(138.666) 1.24310/P Q Q L I I kJ h ==-=⨯-=⨯7．在一常压逆流转筒干燥器中,干燥某种晶状物料;温度t 0=25℃、相对湿度0ϕ=55%的新鲜空气经过预热器使温度升至t 1=85℃后送入干燥器中,离开干燥器时温度t 2=30℃;湿物料初始温度1θ=24℃、湿基含水量1w =,干燥完毕后温度升到2θ=60℃、湿基含水量降为2w =;干燥产品流量G 2=1000kg/h;绝干物料比热容c s =kg 绝干料·℃;转筒干燥器的直径D=1.3m,长度Z=7m;干燥器外壁向空气的对流—辐射传热系数为35KJ/m 2·h·℃;试求绝干空气流量和预热器中加热蒸汽消耗量;加热蒸汽的绝对压强为180KPa; 解：1绝干空气流量绝干空气流量 22(1)1000(10.002)998G G w kg =-=⨯-=绝干物料/h 水分蒸发量 12()998(0.03840.002)36.33W G X X kg =-=⨯-=水/h 由附录查出25C 时水的饱和蒸汽压为Pa ,故湿度为 对干燥器作水分的物料衡算,取1h 为基准,得2(0.0109)36.33L H -= 1对干燥器做物料衡算,得其中1111(1.01 1.88)2490I H t H =+⨯+ 题给 1.507/()S C KJ kg C =绝干物料 题给235/()a KJ m h C α=所以 120()()2L a a t tQ S t DL t ααπ+=∆=-将以上各值代入热量衡算式,得2114.799840(30.32546)99890.932520L H L +⨯=++⨯+ 2 联立式1、2,解得2预热器中加热蒸气消耗量加热蒸气压强为180KPa ,由附录查出相应的汽化热为/KJ kg ,116.6T C =,预热器中消耗热量的速度为其中 0(1.01 1.880.0109)2524900.010952.9/I KJ kg =+⨯⨯+⨯=绝干气/h 所以 3102(114.752.9)191700/53.25P Q KJ h KW =⨯-==加热蒸气消耗量19170086.6/2214.3kg h =8．在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验;已知物料的干燥面积为0.2m 2,绝干物料质量为15kg;测得的实验数据列于本例附表中;试标绘干燥速率曲线,并求临界含水量X c 及平衡含水量X ;习题8附表解：以表中第1、2组数据为例计算如下：开始时物料的干基湿含量 44.1151.94/15X kg kg -==绝干物料, 终了时 37151.47/15X kg kg -==绝干物料蒸发的水份量 3744.17.1/W kg h ∆=-=- 干燥时间的增量 0.200.2h τ∆=-= 干燥速度 27.1177.5/()0.20.2W u kg m h S τ∆-===-∆⨯ 与干燥速率对应的物料的平均湿含量为 由上法计算的数据列于下表以X 为横坐标,u 为纵坐标绘图,从图中读出临界含水量 1.24C X =/kg kg 绝干物料 平衡含水量 *0.13X =/kg kg 绝干物料9．某湿物料经过进行恒定干燥操作;物料含水量由X 1=0.35kg/kg 绝干料降至X 2=0.1kg/kg 绝干料;若在相同条件下,要求将物料含水量由X 1=0.35kg/kg 绝干料降至X ＇２=ｇ/kg 绝干料;试求新情况下的干燥时间;物料的临界含水量Xc=ｇ/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-X 成正比. 解：恒速干燥的干燥时间为 11'()C CG X X Su τ=- 降速干燥阶段,干燥速率与物料的自由含水量*()X X -成正比; 因此, *()C X C u k X X =-降速干燥的干燥时间为 ***2**22''ln ln C C C C X X X X X X X G G S u X X Sk X X τ---==-- 总干燥时间为 *112**2'(ln )CC X C X X X X G Sk X X X X τττ--=+=+--将第一次干燥实验的数据代入,得 于是'2.27XG Sk = 第二次干燥时间由于第二次干燥实验的条件与第一次相同,即所有定性的参数均不变,所以10．对lOkg 某温物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥,物料平铺在0.8m×lm 的浅盘中,常压空气以2m/s 的速度垂直穿过物料层;空气t=75℃,H =0.018kg/kg 绝干气,物料的初始含水量为X 1=025Kukg 绝干料;此干燥条件下物料的X c =0.1kg/kg 绝干料,r=0;假设阵速段干燥速率与物料含水量呈线性关系;试求:1将物料干燥至含水量为0.02kg/kg 绝干料所需的总干燥时问:2空气的t 、H 不变,而流速加倍,此时将物料由含水量0.25kg/kg 绝干料干燥至0.02kg/kg 绝干料需,求此干燥条件下的X e ; 解：1恒速段干燥速率由空气75,0.018/t C H kg kg ==绝干气,查H I -图得34w t C =相应水的汽化热2416/tw r KJ kg =,空气对物料的对流传热系数湿空气的质量速度 '3600H L μρ= 湿空气密度 1H HHv ρ+=湿空气的比容 273101.3(0.772 1.244)273H t v H P+=+⨯⨯降速干燥阶段时间降速段u X -为线性关系,故降速段干燥时间 因为 *0X =,所以总干燥时间为 120.07850.840 1.625h τττ=+=+= 2空气流速加倍后 '2u u = 恒速干燥时间为 '11''()C CG X X Su τ=- 降速干燥时间为 ''2'2'ln C C C X G X Su X τ=总干燥时间为 ''121'2'()(ln )C C C C X G X X X Su X τττ=+=-+即 '''3101.43600()(0.25ln )0.688100.2C C C X X X -⨯=-+⨯ 解得 '0.121CX =/kg kg 绝干物料 11．在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种温物料;每批操作处理湿基含水量为159毛的湿物料500kg 物料提供的总干燥面积为40㎡;经历4h 后干燥产品中的含水量可达到要求;操作属于恒定干燥过程;由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别为0.11kg 水/kg 绝干料及0.002kg 水/kg 绝干料;临界点的干燥速率为1kg 水/㎡-h,降速阶段干燥速率线为直线;每批操作装卸物料时间为10min,求此干燥器的生产能力,以每昼夜24h 获得的干燥产品质量计;解：一批物料中的绝干空气流量 恒速干燥阶段时间为 11'()C CG X X Su τ=- 降速阶段干燥速率线为直线,所以降速段干燥时间为总干燥时间为 **121*2'()()ln C C C XX X G X X X X Sk X X τττ⎡⎤-=+=-+-⎢⎥-⎣⎦代入已知数据得 20.110.002410.625(0.1760.11)(0.110.002)ln 0.002X ⎡⎤-=⨯-+-⎢⎥-⎣⎦解得 20.00809X kg =水/kg 绝干物料干燥一批物料的干燥产品量 22'(1)425 1.00809428.4G G X kg +=⨯=＝干燥一批物料所用时间 104 4.166760h +＝ 因此,生产能力为 428.42424684.1667kg ⨯=干燥产品/昼夜12．在常压并流操作的干燥器中,用热空气将每种物料由初含水量X 1=1kg/kg 绝干料干燥到最终含水量X 2=kg 绝干料;空气进干燥器的温度为135℃、湿度为0.01kg/kg 绝干气;离开干燥器的温度为60℃;空气在干燥器内经历等熔过程;根据实验得出的干燥速率表达式为:干燥第一阶段)(30,H H d dXw t s -=-τ 干燥第二阶段X d dX2.1=-τ式中τd dX -——干燥速度,㎏/㎏绝干料h试计算完成上述干燥任务所需要的干燥时间;解：本题为变动干燥操作,但给出了本题特定条件下的干燥速率微分式;根据11135,0.01/t C H kg kg ==绝干气,在H I -图上确定空气的状态点,由该点沿等焓线向右下方移动与260t C =的线相交,读出交点处的20.039H =/kg kg 绝干气；与100%ϕ=的饱和空气线相交,由交点读出初始状态空气的饱和湿度,0.048S tw H =/kg kg 绝干气;对干燥器作水分衡算,得在临界点处的干燥速率应既满足干燥第一阶段,也满足干燥第二阶段的速度,将题给的两个求干燥速率的式子均应用于临界点,得,3030() 1.2(0.048) 1.2251.2C S tw C C C C C dX H H X X H H d τ-=-=⇒=-=- 1 在空气进入干燥器与临界点处列水分方程衡算式111310.01C C C C X X X L G H H X --===-- 2 联立1、2解得 0.018/C H kg kg =绝干气 20.743X kg =/kg 绝干物料 干燥第一阶段的时间为11110,3030()C C X X X X S tw dX dX d H H H τττ--===∆-⎰⎰⎰ 3 在离开干燥器的微元长度内列水分的衡算式,有将以上关系代入式3,并将式中积分上下限换成相应的H ,即 干燥第二阶段的时间为总干燥时间为 120.255 1.67 1.925h τττ=+=+=。

第5章干燥的习题解答1.已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60C,相对湿度为40%试求: (1)湿空气中水汽的分压； ⑵湿度；(3)湿空气的密度。

解：(1)湿空气的水汽分压，P v 二P s由附录查得601时水的饱和蒸汽压p s=19.92KPa p v =0.4 19.92 =7.97KPa (2)湿度0.622了.97=0.118kg/ kg 绝干气50—7.97(1) 密度=2.27m 3湿空气/ kg 绝干气 密度「H — H」°.1180.493kg/m 3湿空气 V H2.272 .在总压101.33KPa 下，已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I 图查出本题 附表中空格内的数值，并给出序号4中各数值的求解过程示意图。

习题2附表0.622F V P -Pz V H= (0.772 1.244H) 5273 t 1.013 10----- x ---------= (0.772 1.244 0.118)273 6027351.013 10350 10解:上表中括号内的数据为已知，其余值由图H -I查得。

分题4的求解示意图如附图所示，其中 A为状态点。

3.干球温度为20C、湿度为0.009kg水/kg绝干气的温空气通过预热器加热到50C后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：(1)1m3原温空气在预热过程中始的变化；(2)1m3原温空气在干燥器中获得的水分量。

解：(1) 1m3原湿空气在预热器中焓的变化当t。

=20乜屮0 =0.009kg/kg绝干气时，由H -1图查出l0=43KJ/kg绝干气。

当 t o =50；C,H i =H°=0.009kg/kg绝干气时，由 H -1 图查出h =74KJ / kg 绝干气1kg 绝干空气在预热器中焓的变化为: I =74-43=31 KJ /kg 绝干气 原湿空气的比容为273 t 1.013 105273 20v H =(0.772 1.244H)(0.772 1.244 0.009)H273 P273=0.84m 3湿空气/ kg 绝干气 1m 3原湿空气的焓变为(2) 1m 3原湿空气在干燥器中获得的水分当t 。

第五章干燥与排塑工艺本章主要内容：1、干燥的目的、原理、方法；2、干燥过程中坯体发生的物化变化；3、排塑的目的；4、坯体排塑过程中的物化变化；5、影响排塑的因素；6、排塑温度制度。

主要英语词汇：drying 干燥drying constant 干燥常数drying process 干燥工艺drying-up point 干燥点drying machine 干燥机drying transverse strength 干燥抗弯强度coefficient of drying sensitivity 干燥敏感系数equilibrium moisture content 干燥平衡水plastic removal 排塑第一节干燥一、定义：干燥是借助热能使坯料中的水分汽化，并由干燥介质带走的过程。

这个过程是坯料和干燥介质间的传热传质过程。

二、干燥的作用注浆法成形的泥浆，含水率一般在30-35％，呈流动状态；可塑性成形的泥料，含水率为15-26.7％，呈可塑状态；干压或半干压的制品，其含水量为0.1-8％。

这既不利于坯体的搬运，也不利于吸附釉层，更不能直接烧成。

干燥的作用就是将坯体中所含的大部分机械结合水（自由水）排出，同时赋予坯体一定的干燥强度，使坯体能够以一定的强度适应运输、修坯、粘接及施釉等加工工序的要求，同时避免了在烧成时由子水分大量汽化而带来的能量损失和各种缺陷。

三、水与坯料的结合形式四、干燥过程假定在干燥过程中坯体不发生任何化学变化，干燥介质恒温恒湿，则干燥过程包含了以下四个阶段。

1、升速干燥（O→A）：也叫加热阶段。

特征：坯体表面被加热升温，水分不断蒸发，直至表面温度达到干燥介质的湿球温度T A。

此阶段时间很短，排出水量不多。

当坯体吸收的热量与蒸发水分所消耗的热量达成动态平衡，则干燥过程进入了等速阶段。

2、等速干燥阶段（A→B）特征：干燥介质的条件（温度、湿度、速率等）恒定不变；水分由坯体内部迁移到表面的内扩散速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散速度相等。