蒸发习题及答案.docx

1、蒸发习题及答案蒸发习题及答案之杨若古兰创作1.蒸发操纵中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）. B A. 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. B A. 等于； B. 高于； C. 低于3. 在蒸发操纵中，若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的无效温度差. A A. 减压； B. 常压； C. 加压4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg水，通常都须要（）1kg的加热蒸汽. C A. 等于； B. 小于； C. 很多于5. 蒸发器的无效温度差是指（）. A A. 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；

2、C. 温度差损失6. 提高蒸发器生产强度的次要途径是增大（）. C A. 传热温度差； B. 加热蒸汽压力； C. 传热系数； D. 传热面积；7. 地方轮回管式蒸发器属于（）蒸发器. A A. 天然轮回； B. 强制轮回； C. 膜式8. 蒸发热敏性而不容易于结晶的溶液时，宜采取（）蒸发器. B A. 列文式； B. 膜式； C. 外加热式； D. 尺度式9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操纵费用是随效数的添加而（）. A A. 减少； B. 添加； C. 不变10. 蒸发安装中，效数越多，温度差损失（）. B A. 越少； B. 越大； C. 不变11. 采取多效蒸发

3、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； B. 加热蒸汽压力； 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； 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，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

4、.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

5、.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_

6、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，a= 113-100=13所以沸点升高值为=f13=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=63-53.5=

7、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2100kgh-1，加热水蒸气的温度为120C，其汽化热为2205kJkg-1.已知蒸发器内二次蒸气温度为81C，因为溶质和液柱惹起的沸点升高值为9C，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000Wm-2k-1，沸腾溶液的传热膜系数为3500 Wm-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=21002205103106W溶液温度计t=81+9=90蒸汽温度T=120 1/K=1/h1+1/h2=1/8000+1/3500K=2435W/m2KS=Q/K(T-t)=1.286106/2435

8、(120-90)=17.6 m23、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120C，进入冷凝器的二次蒸气温度为60C，溶质和液柱惹起的沸点升高值为45C，蒸发器的总传热系数为1000 Wm-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2205kJkg-1.求：蒸发器的传热面积和加热蒸气耗费量.解：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

9、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4540 kg进料温度为21C，蒸发器的传热系数为2349Wm-2k-1，蒸发器内的压强为，加热蒸汽温度为110C，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88C，88C时水的汽化潜热为kJkg-1.8%NaOH的比热容为kg-1oC-1，110C水蒸气的汽化潜热为kJkg-1.解：qmw=4540(18/18)=2522kJ/hrt=Tt=109.288=传热速率：Q=qmF Cpo(t1t0)+qmwr=4540/3600103(8821)+2522/3600103

10、=1936103 WqmD =Q/r=1936103103)=/s=3130kg/h5、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75C.已知在操纵压强下蒸发纯水时，其沸点为80C.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1040解：溶液沸点用40%NaOH水溶液杜林线的数据计算：t1+1.1180.由溶液静压强惹起的温度差损失：80-7556、双效并流蒸发零碎的进料速率为1th-1，原液浓度为10%，第一效和第二效完成液浓

11、度分别为15%和30%.两效溶液的沸点分别为108C和95C.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.解：两效并流蒸发的流程见图自蒸发水分量为:其中 t1=108C， t2=95C，x120%，近似地 cp1=cpw（1-x1）=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kgC)95C时 r2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90C.用120C的饱和水蒸气加热.末效二次蒸气的温度为40C.各效的传热面积均为140m2.各效的总传热系数分别为：K1=2950Wm-2

12、C-1, K2=2670Wm-2C-1 , K1=2900Wm-2C-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.解：（1）初步估算各效的温差设t1=19Ct2=21Ct3=40C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=120C r1=2205kJ/kgT2= t1= T1-t1=120-19=101C r2=r1 =2257kJ/kgT3= t2= T2-t2=101-21=80C r3=r2 =2307kJ/kgTK= t3= 40C r3 =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

13、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/hqmw1= 11634kg/hqmw2= 13454kg/hqmw3= 12740kg/h(4)验算tCCCC各效温差与初估温差相差较大，应从头分配（a）分配t取t1=20Ct2=20Ct3=40C（b）估算各效沸点及响应的汽化热T2= t1= T1-t1=120-20=100C r2=r1 =2258kJ/kgT3= t2= T2-t2=100-20=80C r3=r2TK= 40C r3 =2401kJ/kg(c) 计算总蒸发量按式（a）、（b）及式（c）计算各

14、效蒸发量代入已知值解得：是以，可解出qmw1= 12363kg/hqmw2= 12780kg/hqmw3= 12583kg/hqmF = 43240kg/h(d)验算tCCC与前面所设的t1=20Ct2=20Ct3=40C很附近，故认为该温差分配合适，所以qmF = 43240kg/h8、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2000 kgh-1，经第一效浓缩到10%.第一、二效的溶液沸点分别为95C和75C.蒸发器耗费生蒸汽量为800 kgh-1.各温度下水蒸气的汽化潜热均可取为2280 kJkg-1.忽略热损失，求蒸发水量.解：第一效蒸发水量：已知：qmD1=

15、800kg/h, r1=r1=2280kJ/kg,qmw1= qmD1=800kg/h第二效蒸发水量：已知：qmD2= qmw1=800Kg/h,qmF2= qmF - qmw1=2000-800=1200kg/hX02=X1= qmF X0/( qmF - qmw1)=2000t1=95C t2=70C r2=r2=2280kJ/kgCpo=Cpw(1-X02)=4.187(1-0.0833)=3.84kJ/(kgC)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104kgh-1，求生蒸气的耗

16、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，80C；传热系数：K1=1500 Wm-2C-1第二效：传热系数：K2=1000 Wm-2C-1第三效：完成液浓度：30% 传热系数：K3=560 Wm-2C-1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）解：（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

17、的参数，列表于下123二次蒸汽压力，atm二次蒸汽温度，C二次蒸汽焓，kJ/kg273427032605二次蒸汽潜热，kJ/kg2157221623562、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143C、127C、78C，是以可求取各效因为溶液蒸汽压降低所惹起的温差1=143-137.2=5.8C2=127-116.3=10.7C3=78-59.7=18.3C=5.8+10.7+18.3=34.8C取各效因为液柱高度惹起的温差分别为1=1C2=2C3=5C= 8C管路损失惹起的温度差每一效为1C，是以= 3C是以三效的总温差损失为 = +=34.8+

18、8+3=45.8C4atm 的生蒸汽的饱和温度为T1=151.1C，其潜热为r1=2115kJ/kg.是以，若无温差损失，总的传热温差为tT=T1-Tk=151.1-59.7=91.4C除去损失的温差后，三效蒸发的无效总温差为t=tT -=91.4-45.8=45.6C各效的沸点计算于下t1=143+1=144Ct2=127+2=129Ct3=78+5+1=84C(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2，3因为系数ii，所以1=0.98-0.07（）同理可求得23由式（5-19a）忽略蒸汽汽化潜热的不同

19、，代入已知量所以（a）所以（b）（c）由总蒸发量与各效蒸发量之间的关系（d）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/hqmw2=5125kg/hqmw3=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= qmD1 r1=78402115=1.65107W同理可求得Q2=2.94106WQ3=3.14106W各效传热系数分别为1500、1000、560W/m2C，是以已知总的无效温差t=45.6C，当各

20、效传热面积不异时，各效分配到的温差为同理可算得t2=11.5Ct3=22C(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=84C，现求得t3=22C，是以末效加热蒸汽温度为T3=t3+ t3=84+22=106C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=116C, 故t2=116+2+1=119C4、由所求到的t2=11.5C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=t2

21、+ t2=11.5+119=130.5C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查图5-7得tA=136.5C, 故t1=136.5+1+1=138.5C可见，复核得到的各效沸点和沸点初值（后者为t1=144C，t2=129C）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，本题的结果为生蒸汽耗费量qmD1=7510kg/h各效蒸发量分别为qmw1=4895kg/hqmw2=5176kg/hqmw3=5430kg/h是以各效的传热量为Q1=4.4106WQ2=2.95106WQ3=3.2106Wt1=11.5Ct2=11.6Ct3=22.5Ct1=139Ct2=119.5Ct3=84C（七）传热面积同理可计算其余各效的面积S2=254m2S3=254m2