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1、蒸发习题及答案1 .蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。BA.生蒸汽； B.二次蒸汽； C.额外蒸汽2 .蒸发室内溶液的沸点（）二次蒸汽的温度。BA.等于； B.高于； C.低于3 .在蒸发操作中，若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。AA.减压；B.常压；4 .在单效蒸发中，从溶液中蒸发A.等于；B.小于；5 .蒸发器的有效温度差是指（C.加压1kg水，通常都需要（C.不少于）。A）1kg的加热蒸汽。CA.加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差;C.温度差损失6 .提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）。CA.传热温度差；B.加热
2、蒸汽压力；C.传热系数；D.传热面积；7 .中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。 AA.自然循环； B.强制循环；C.膜式8 .蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（）蒸发器。BA.列文式；B.膜式； C.外加热式；D.标准式9 .多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而（）。AA.减少；B.增加；C.不变10 .蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）。BA.越少；B.越大；C.不变11 .采用多效蒸发的目的是为了提高（）。BA.完成液的浓度；B.加热蒸汽经济程度；C.生产能力12 .多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。AA.传热面积； B.加热蒸汽
3、压力；C.传热系数13 .多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效 温度差就（）。AA.越小；B.越大；C.不变14 .（）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低。AA.并流；B.逆流；C.平流15 .对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。CA.中央循环管式；B.列文式；C.升膜式二.填空题1 .蒸发是浓缩溶液 的单元操作。2 .为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给热能，并随排除气化出来的溶剂蒸汽。3 .蒸发操作中，造成温度差损失的原因有：（1）溶质的存在使蒸气压下隆，沸点升高,（2）液柱静压强
4、引起,（3）管道流体阻力导致。4 .蒸发器的主体由加热室和蒸舒寄组成。5 .在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量白主要方法有：采用多效蒸操,真空蒸好_,加强设备保温。6 .蒸发操作按蒸发器内压力可分为：_M_,_逋压_,_真空_蒸发。7 .蒸发操作中，加热蒸气放出的热量主要用于：（1） 一次蒸汽气化所需的潜垫（2）预圾原料1夜(3)补偿蒸发器的热损失。8 .并流加料的多效蒸发装置中，各效的蒸发量略有增加,其原因是料液从前一效进入后一 效时有_自蒸发_。9 .蒸发器的生产强度是指单位传热面积上单位时间内所蒸发的水分量。10 .蒸发器的生产能力是指 _单位时间内蒸发的水分量 _。11 .单程型蒸发器的
5、特点是溶液通过加热室一次一不彳循环流动，且溶液沿加热管呈膜区流动，故又称为_液膜式_蒸发器。12 .降膜式蒸发器为了使液体在进入加热管后能有效的成膜,在每根管的顶部装有液体分布器13 .自然循环蒸发器内溶液的循环是由于溶液的受热程度不同,而引起的密度差异所致。14 .标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中央循环管_,而从其它加热管 上升，其循环的原因主要是由于溶液的 _受热程度_不同，而成起的_密度差异_所致。三.计算题1、在单效蒸发器内，将 10%NaOH水溶液浓缩到25%,分离室绝对压强为15kPa,求溶液的沸点和溶质引起的沸点升高值。解：查附录：15kPa的饱和蒸气压为 53.5 C,汽化热
6、为 2370kJ/kg(1)查附录5,常压下25%NaOH溶液的沸点为113c所以，Aa= 113-100=13 CQ2T 253.5 273f =0.0162 =0.0162 = 0.729r2370所以沸点升高值为A=f A a=0.729X 13=9.5 C操作条件下的沸点：t=9.5+53.5=63 C(2)用杜林直线求解蒸发室压力为15kPa时，纯水的饱和温度为 53.5C,由该值和浓度 25%查图5-7,此条件下 溶液的沸点为65 C因此，用杜林直线计算溶液沸点升高值为 A =63-53.5=9.5 C2、在单效蒸发器中用饱和水蒸气加热浓缩溶液，加热蒸气的用量为2100kg?h-1
7、,加热水蒸气的温度为120oC,其汽化热为2205kJ?kg-1。已知蒸发器内二次蒸气温度为81oC,由于溶质和液柱引起的沸点升高值为9oC,饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000W?m-2k-1,沸腾溶液的传热膜系数为3500 W?m-2k-1。求蒸发器的传热面积。忽略换热器管壁和污垢层热阻，蒸发器的热损失忽略不计。解：热负荷 Q=2100 X 2205 X 103/3600=1.286 X 106W溶液温度计t=81+9=90C蒸汽温度T=120 C . 1/K=1/h 1 + 1/h2=1/8000+1/3500K=2435W/m 2K1- S=Q/K(T-t)=1.286 106/2435
8、 (120-90)=17.6 m 23、某效蒸发器每小时将1000kg的25% (质量百分数，下同)NaOH水溶液浓缩到50%。已知：加热蒸气温度为 120oC,进入冷凝器的二次蒸气温度为60oC,溶质和液柱引起的沸点升高值为45oC,蒸发器的总传热系数为1000 W?m-2k-1。溶液被预热到沸点后进入蒸发器，蒸发器的热损失和稀释热可以忽略，认为加热蒸气与二次蒸气的汽化潜热相等， 均为 2205kJ?kg-1。求：蒸发器的传热面积和加热蒸气消耗量。解：蒸发水份量：qmw= qmF (1-xo/xi)=1000 (1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s 加热蒸汽消耗量：qmD =
9、1. t i=t 0qmwr qmD = ZT-=0.139kg/s传热面积：Q=KS（T-t）蒸发器中溶液的沸点温度：t=60+45=105 CS- Q . 0.139 2205 103K T -t1000 120 -1052=20.4m4、将8%的NaOH水溶液浓缩到18%,进料量为4540 kg进料温度为21oC,蒸发器的传热系 数为2349W?m-2k-1,蒸发器内的压强为 55.6Kpa ,加热蒸汽温度为110oC,求理论上需要 加热蒸气量和蒸发器的传热面积。已知：8%NaOH的沸点在55.6Kpa时为88oC, 88oC时水的汽化潜热为 2298.6 kJ?kg-1。 8%NaOH
10、的比热容为3.85kJ?kg-1oC-1, 1100c水蒸气的汽化潜热为2234.4 kJ?kg-1。解：qmw=4540(1 8/18)=2522kJ/ht=T t=109.2 -88=21.2 C传热速率：Q= qmF Cpo(t 1 t0)+qmwrz=4540/3600 X 3.85 X 103X(88- 21)+2522/3600 X 2298.6 X 103=1936X 103 WQS =K 431936 102349 21.22=38.9mqmD =Q/r / =1936 X 103/(2234.4 X 103)=0.87kg/s=3130kg/h浓度（）斜率截距101.024.
11、5401.113.45、在一中央循环管式蒸发器内将浓度为10% （质量百分率，下同）的 NaOH水溶液浓缩到40%,二次蒸气压强为 40kPa,二次蒸气的饱和温度为75oC。已知在操作压强下蒸发纯水时，其沸点为80oC。求溶液的沸点和由于溶液的静压强引起的温度升高的值。10%及40%NaOH水溶液杜林线的斜率及截距如下：解：溶液沸点用40%NaOH溶液杜林线的数据计算:t1= 3 4 +1.11t=34 +1.11 80= 12 2 .8 CqmFCp0(t1 -t0) , qmWr由溶液静压强引起的温度差损失:.二 tw -T= 80-75= 5 c6、双效并流蒸发系统的进料速率为1t?h-
12、1,原液浓度为10%,第一效和第二效完成液浓度分别为15%和30%。两效溶液的沸点分别为1080c和95oC。当溶液从第一效进入第二效由于温度降产生自蒸发，求自蒸发量和自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数。解：两效并流蒸发的流程见图qmw1 = qmF1.独Xi )00.1、= 1000 1 -| = 333.3kg/h、0.15 J yqmw2z-X1(qmF qmw1)1Ix2 )= (1000 333.3) 1015 1= 333.4kg/hI 0.3 J -臼蒸发水分量为：qmF -qmw1 Cp1(t1 -t2)其中 ti=108?C,t2=95?C,X120%,近似地 Cp1=Cpw(
13、1-X1) 95?C 时r?2=2270.9kJ/kg所以自蒸发量为qmF - qmw1 Cp1 (t1 一t2)=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kg?C)(1000-333.3) 3.56(108-95) =13.592270.9自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数为qmwqmw213.59100% = 100% =40.8%333.47、在三效蒸发系统中将某水溶液从5%连续浓缩到40%。进料温度为90oC。用1200c的饱和水蒸气加热。末效二次蒸气的温度为40oC。各效的传热面积均为 140m2。各效的总传热系数分别为：K1=2950W?m2?oC1, K2=2670W?m2?o
14、C1 , K1=2900W?m2?oC-1。若忽略溶液中溶质和液柱高度引起的沸点升高和蒸发器的热损失。求：原料液的流量和加热蒸气消耗量。解：(1)初步估算各效的温差设 A1=19?CA2=21?CA 3=40?C因为忽略各种温差损失，故各效的加热蒸汽温度及沸点为T1=120?CT2= t1= T1- &1=120-19=10小T3= t2= T2- A2=101-21=80?CTk= t3= 40?C门=2205kJ/kg r2=r?1 =2257kJ/kg r3=r?2 =2307kJ/kg r?3 =2401kJ/kg. qmw qmF1.冬X2=qmF0.0504 :。875(3)估算各效蒸发量及料液量因为各效溶液的比热熔均相同，故Qi =KSti =qmw1ri qmFCp(ti -to)(a)Q2 = K2SH2 = qmw2r2 , (qmF -qmw)Cp(t2 -11)(b)Q3 = K3S-t3 = qmw3 r3(qmF - qmw1 - qmw2 )Cp(t3 - t2)代入已知值(c)2950 3600 140 1910002670 3600 一 人 140 211000
