蒸发习题及答案Word文件下载.docx

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10.蒸发安装中，效数越多，温度差损失（）.B

A.越少；

B.越大；

11.采取多效蒸发的目的是为了提高（）.B

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，蒸汽耗费量的减少是用添加（）换取的.A

A.传热面积；

C.传热系数

13.多效蒸发中，因为温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的无效温度差就（）.A

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，导致后效的传热系数降低.A

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，宜采取（）蒸发器.C

A.地方轮回管式；

B.列文式；

C.升膜式

二.填空题

1.蒸发是___浓缩溶液___的单元操纵.

2.为了包管蒸发操纵能顺利进行，必须不竭的向溶液供给___热能___，并随排除气化出来的___溶剂蒸汽___.

3.蒸发操纵中，形成温度差损失的缘由有：

（1）溶质的存在使蒸气压降低，沸点升高,

（2）液柱静压强惹起,

（3）管道流体阻力导致.

4.蒸发器的主体由___加热室__和__蒸发室__构成.

5.在蒸发操纵中，降低单位蒸气耗费量的次要方法有：

采取多效蒸发,___真空蒸发_,____加强设备保温.

6.蒸发操纵按蒸发器内压力可分为：

_加压_,_常压_,_真空_蒸发.

7.蒸发操纵中，加热蒸气放出的热量次要用于：

（1）二次蒸汽气化所需的潜垫

（2）预热原料液（3）抵偿蒸发器的热损失.

8.并流加料的多效蒸发安装中，各效的蒸发量略有添加，其缘由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__轮回流动，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无效的成膜，在每根管的顶部装有_液体分布器_.

13.天然轮回蒸发器内溶液的轮回是因为溶液的_受热程度分歧，而惹起的_密度差别所致.

14.尺度式蒸发器内溶液的轮回路线是从地方轮回管_降低_，而从其它加热管_上升，其轮回的缘由主如果因为溶液的_受热程度_分歧，而惹起的_密度差别_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惹起的沸点升高值.

解：

查附录：

15kPa的饱和蒸气压为℃，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=f×

13=℃

操纵条件下的沸点：

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℃，由该值和浓度25%查图5-7，此条件下溶液的沸点为65℃

是以，用杜林直线计算溶液沸点升高值为

Δ=63-53.5=℃

2、在单效蒸发器顶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，因为溶质和液柱惹起的沸点升高值为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×

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，溶质和液柱惹起的沸点升高值为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，蒸发器的热损失和浓缩热可以忽略，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耗费量.

蒸发水份量:

qmW=qmF（1-x0/x1）=1000×

（1-25/50）=500Kg/h=/s

加热蒸汽耗费量:

∵t1=t0

∴

=/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，加热蒸汽温度为110º

C，求理论上须要加热蒸气量和蒸发器的传热面积.

已知：

8%NaOH的沸点在时为88º

C，88º

C时水的汽化潜热为kJ•kg-1.

8%NaOH的比热容为•kg-1oC-1，110º

C水蒸气的汽化潜热为kJ•kg-1.

qmw=4540（1－8/18）=2522kJ/h

rt=T－t=109.2－88=℃

传热速率：

Q=qmFCpo（t1－t0）+qmwr＇

=4540/3600×

×

（88－21）+2522/3600×

103=1936×

103W

qmD=Q/r＇=1936×

103）=/s=3130kg/h

5、在一地方轮回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.已知在操纵压强下蒸发纯水时，其沸点为80º

C.求溶液的沸点和因为溶液的静压强惹起的温度升高的值.

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

溶液沸点用40%NaOH水溶液杜林线的数据计算：

t1＝３４

＝３４+1.11×

80

＝１２２.８℃

由溶液静压强惹起的温度差损失：

＝80-75＝5℃

6、双效并流蒸发零碎的进料速率为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

C.当溶液从第一效进入第二效因为温度降发生自蒸发，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

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、在三效蒸发零碎中将某水溶液从5%连续浓缩到40%.进料温度为90º

C.用120º

C的饱和水蒸气加热.末效二次蒸气的温度为40º

C.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惹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耗费量.

（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不异，故

（a）

（b）

（c）

代入已知值

解得：

（d）

（e）

（f）

（g）

（h）

是以，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，应从头分配

（a）分配Δt

取Δt1=20˚C

Δt2=20˚C

（b）估算各效沸点及响应的汽化热

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

T3=t2=T2-Δt2=100-20=80˚Cr3=r΄2

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

很附近，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

C.蒸发器耗费生蒸汽量为800kg•h-1.各温度下水蒸气的汽化潜热均可取为2280kJ•kg-1.忽略热损失，求蒸发水量.

第一效蒸发水量：

qmD1=800kg/h,r1=r1΄=2280kJ/kg,

qmw1=qmD1=800kg/h

第二效蒸发水量：

qmD2=qmw1=800Kg/h,

qmF2=qmF-qmw1=2000-800=1200kg/h

X02=X1=qmFX0/（qmF-qmw1）=2000×

t1=95˚Ct2=70˚Cr2=r2’=2280kJ/kg

Cpo=Cpw（1-X02）=4.187×

（1-0.0833）=3.84kJ/（kg˚C）

蒸发水量

qmw=qmw1+qmw2

=800+840=1640kg/h.

9、用三效并流加料的蒸发零碎浓缩NaOH水溶液，零碎对原液的处理量为×

104kg•h-1，求生蒸气的耗费量和各效蒸发器的传热面积.

参数如下：

第一效：

生蒸气压强：

4atm

进料：

浓度10.6%；

温度，80º

C；

传热系数：

K1=1500W•m-2•º

C-1

第二效：

K2=1000W•m-2•º

第三效：

完成液浓度：

30%

K3=560W•m-2•º

末效冷凝器压强：

料液比热容为：

•kg-1oC-1，

（设各效传热面积相等）

（一）总蒸发量

（二）估算各效溶液浓度

设各效水分蒸发量相等，故

所以

可得

同理可得

x2=0.1865=18.65%

x3=0.3=30%

（三）估算各效溶液的沸点和无效温度差

1、蒸汽压力按等压分配准绳，各效压降为

atm

是以，计算得各效蒸汽压力，并由此查得响应二次蒸汽压力下的参数，列表于下

1

2

3

二次蒸汽压力，atm

二次蒸汽温度，˚C

二次蒸汽焓，kJ/kg

2734

2703

2605

二次蒸汽潜热，kJ/kg

2157

2216

2356

2、计算各效温度损失，求无效温差和各效溶液的沸点

由图5-7查得各效溶液的沸点tA分别为143˚C、127˚C、78˚C，是以可求取各效因为溶液蒸汽压降低所惹起的温差

Δ1΄=143-137.2=5.8˚C

Δ2΄=127-116.3=10.7˚C

Δ3΄=78-59.7=18.3˚C

∑Δ΄=5.8+10.7+18.3=34.8˚C

取各效因为液柱高度惹起的温差分别为

Δ1″=1˚C

Δ2″=2˚C

Δ3″=5˚C

∑Δ″=8˚C

管路损失惹起的温度差每一效为1˚C，是以

∑Δ″΄=3˚C

是以三效的总温差损失为

∑Δ=∑Δ΄+∑Δ″+∑Δ″΄=34.8+8+3=45.8˚C

4atm的生蒸汽的饱和温度为T1=151.1˚C，其潜热为r1=2115kJ/kg.是以，若无温差损失，总的传热温差为

ΔtT=T1-Tk=151.1-59.7=91.4˚C

除去损失的温差后，三效蒸发的无效总温差为

∑Δt=ΔtT-∑Δ=91.4-45.8=45.6˚C

各效的沸点计算于下

t1=143+1=144˚C

t2=127+2=129˚C

t3=78+5+1=84˚C

（四）生蒸汽耗费量和各效水分蒸发量

以所求得各效溶液的沸点作为初值，求各效的自蒸发系数

分母可以用二次蒸汽汽化潜热简化计算.

同理可求得

β2，β3

因为系数ηii，所以

η1=0.98-0.07×

（）

η2

η3

由式（5-19a）

忽略蒸汽汽化潜热的不同，代入已知量

（b）

（c）

由总蒸发量与各效蒸发量之间的关系

联合求解式（a）、（b）、（c）和（d）得到

生蒸汽耗费量

qmD1=7840kg/h

各效蒸发量分别为

qmw1=4920kg/h

qmw2=5125kg/h

qmw3=5485kg/h

（五）各效传热量及温差计算

不取额外蒸汽

qmD2=qmw1=4920kg/h,qmD3=qmw2=5125kg/h

是以各效的传热量为

Q1=qmD1r1=7840×

2115=1.65×

107W

Q2=2.94×

Q3=3.14×

各效传热系数分别为1500、1000、560W/m2˚C，是以

已知总的无效温差∑Δt=45.6˚C，当各效传热面积不异时，各效分配到的温差为

同理可算得

Δt2=11.5˚C

Δt3=22˚C

（六）复核及结果校订

因为，以上结果是建立在两个假定基础上的，是以计算出的结果须要校核

1、末效沸点为t3=84˚C，现求得Δt3=22˚C，是以末效加热蒸汽温度为

T3=Δt3+t3=84+22=106˚C

此值也是第二效的二次蒸汽温度

2、有所求得的各效蒸发水量可求得各效溶液的浓度

同理可得到

x2=18.2%

x3=30%

3、有第二效的二次蒸汽温度和溶液的浓度，可以计算第二效溶液的沸点

查图5-7得

tA=116˚C,故

t2=116+2+1=119˚C

4、由所求到的Δt2=11.5˚C和计算得到的第二效溶液的沸点可求到第二效的加热蒸汽温度

T2=Δt2+t2=11.5+119=130.5˚C

此值也是第一效的二次蒸汽温度

5、有第一效的二次蒸汽温度和溶液的浓度，可以计算第一效溶液的沸点

tA=136.5˚C,故

t1=136.5+1+1=138.5˚C

可见，复核得到的各效沸点和沸点初值（后者为t1=144˚C，t2=129˚C）相差较大，故须要从头计算.此时用新结果作为初值，从头计算自蒸发系数→计算qmD1→各效水分蒸发量→无效温差→从头复核溶液的沸点→……继续到满足精度为止.

从头计算方法不异，本题的结果为

qmD1=7510kg/h

qmw1=4895kg/h

qmw2=5176kg/h

qmw3=5430kg/h

Q1=4.4×

Q2=2.95×

Q3=3.2×

Δt1=11.5˚C

Δt2=11.6˚C

Δt3=22.5˚C

t1=139˚C

t2=119.5˚C

t3=84˚C

（七）传热面积

同理可计算其余各效的面积

S2=254m2

S3=254m2