蒸发习题及答案Word文件下载.docx

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C.温度差损失

6.提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）。

A.传热温度差；

B.加热蒸汽压力；

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。

A.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。

A.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（）。

A.减少；

B.增加；

C.不变

10.蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）。

A.越少；

B.越大；

11.采用多效蒸发的目的是为了提高（）。

A.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。

A.传热面积；

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（）。

A.越小；

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。

A.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。

A.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降，沸点升高,

（2）液柱静压强引起,

（3）管道流体阻力导致。

4.蒸发器的主体由___加热室__和__蒸发室__组成。

5.在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：

采用多效蒸发,___真空蒸发_,____加强设备保温。

6.蒸发操作按蒸发器内压力可分为：

_加压_,_常压_,_真空_蒸发。

7.蒸发操作中，加热蒸气放出的热量主要用于：

（1）二次蒸汽气化所需的潜垫

（2）预热原料液（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.单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次，_不作__循环流动，且溶液沿加热管呈_膜状流动，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_下降_，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，而引起的_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℃，汽化热为2370kJ/kg

（1）查附录5，常压下25%NaOH溶液的沸点为113℃

所以，Δa=113-100=13℃

所以沸点升高值为

Δ=fΔa=0.729×

13=9.5℃

操作条件下的沸点：

t=9.5+53.5=63℃

（2）用杜林直线求解

蒸发室压力为15kPa时，纯水的饱和温度为53.5℃，由该值和浓度25%查图5-7，此条件下溶液的沸点为65℃

因此，用杜林直线计算溶液沸点升高值为

Δ=63-53.5=9.5℃

2、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，加热水蒸气的温度为120º

C，其汽化热为2205kJ•kg-1。

已知蒸发器内二次蒸气温度为81º

C，由于溶质和液柱引起的沸点升高值为9º

C，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3500W•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。

热负荷Q=2100×

2205×

103/3600=1.286×

106W

溶液温度计t=81+9=90℃

蒸汽温度T=120℃

∵1/K=1/h1+1/h2=1/8000+1/3500

∴K=2435W/m2K

∴S=Q/[K（T-t）]=1.286×

106/[2435×

（120-90）]=17.6m2

3、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120º

C，进入冷凝器的二次蒸气温度为60º

C，溶质和液柱引起的沸点升高值为45º

C，蒸发器的总传热系数为1000W•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。

蒸发水份量:

qmW=qmF（1-x0/x1）=1000×

（1-25/50）=500Kg/h=0.139Kg/s

加热蒸汽消耗量:

∵t1=t0

∴=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℃

∴

4、将8%的NaOH水溶液浓缩到18%，进料量为4540kg进料温度为21º

C，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110º

C，求理论上需要加热蒸气量和蒸发器的传热面积。

8%NaOH的沸点在55.6Kpa时为88º

C，88º

C时水的汽化潜热为2298.6kJ•kg-1。

8%NaOH的比热容为3.85kJ•kg-1oC-1，110º

C水蒸气的汽化潜热为2234.4kJ•kg-1。

qmw=4540（1－8/18）=2522kJ/h

t=T－t=109.2－88=21.2℃

传热速率：

Q=qmFCpo（t1－t0）+qmwr＇

=4540/3600×

3.85×

103×

（88－21）+2522/3600×

2298.6×

103=1936×

103W

qmD=Q/r＇=1936×

103/（2234.4×

103）=0.87kg/s=3130kg/h

5、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75º

C。

已知在操作压强下蒸发纯水时，其沸点为80º

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：

浓度（%）

斜率

截距

10

40

1.02

1.11

4.5

3.4

溶液沸点用40%NaOH水溶液杜林线的数据计算：

t1＝３４+1.11t

＝３４+1.11×

80

＝１２２.８℃

由溶液静压强引起的温度差损失：

＝80-75＝5℃

6、双效并流蒸发系统的进料速率为1t•h-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108º

C和95º

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。

两效并流蒸发的流程见图

自蒸发水分量为:

其中t1=108˚C，t2=95˚C，

x1<

20%，近似地cp1=cpw（1-x1）=4.187（1-0.15）=3.56kJ/（kg˚C）

95˚C时r΄2=2270.9kJ/kg

所以自蒸发量为

自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数为

7、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90º

用120º

C的饱和水蒸气加热。

末效二次蒸气的温度为40º

各效的传热面积均为140m2。

各效的总传热系数分别为：

K1=2950W•m-2•º

C-1,K2=2670W•m-2•º

C-1,K1=2900W•m-2•º

C-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。

原料液的流量和加热蒸气消耗量。

（1）初步估算各效的温差

设Δt1=19˚C

Δt2=21˚C

Δt3=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˚Cr1=2205kJ/kg

T2=t1=T1-Δt1=120-19=101˚Cr2=r΄1=2257kJ/kg

T3=t2=T2-Δt2=101-21=80˚Cr3=r΄2=2307kJ/kg

TK=t3=40˚Cr΄3=2401kJ/kg

（2）总蒸发量

（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

（a）

（b）

（c）

代入已知值

解得：

（d）

（e）

（f）

（g）

（h）

因此，可解出

qmF=43180kg/h

qmw1=11634kg/h

qmw2=13454kg/h

qmw3=12740kg/h

（4）验算Δt

˚C

各效温差与初估温差相差较大，应重新分配

（a）分配Δt

取Δt1=20˚C

Δt2=20˚C

（b）估算各效沸点及相应的汽化热

T2=t1=T1-Δt1=120-20=100˚Cr2=r΄1=2258kJ/kg

T3=t2=T2-Δt2=100-20=80˚Cr3=r΄2=2307.8kJ/kg

TK=40˚Cr΄3=2401kJ/kg

（c）计算总蒸发量

按式（a）、（b）及式（c）计算各效蒸发量

qmw1=12363kg/h

qmw2=12780kg/h

qmw3=12583kg/h

qmF=43240kg/h

（d）验算Δt

与前面所设的

Δt1=20˚C

很相近，故认为该温差分配合适，所以

8、用双效蒸发器，浓缩浓度为5%（质量分率）的水溶液，沸点进料，进料量为2000kg•h-1，经第一效浓缩到10%。

第一、二效的溶液沸点分别为95º

C和75º

蒸发器消耗生蒸汽量为800kg•h-1。

各温度下水蒸气的汽化潜热均可取为2280kJ•kg-1。

忽略