蒸发习题及答案.docx

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1、最新资料推荐蒸发习题及答案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 ；C. 加压4.在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg 水，通常都需要（） 1kg 的加热蒸汽。 CA. 等于；B. 小于；C. 不少于5.蒸发器的有效温度差是指（）。 AA. 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

2、度的主要途径是增大（）。 CA. 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。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

3、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

4、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1最新资料推荐原料液（ 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

5、 _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

6、 _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， a= 113-100=13f 0.0162 T 20.0162 53.5 273 20.729r2370所以沸点升高值为=fa=0.72913=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

7、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=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9oC，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000W ?m-2 k-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 22051036/3600=1.286 10 W溶液温度计t=81+9=9

8、0 蒸汽温度 T=120 1/K=1/h 1+1/h2=1/8000+1/3500 K=2435W/m 2KS=Q/K(T-t)=1.286 106/2435 (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 45o C，蒸发器的总传热系数为1000 W?m-2 k-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。2最新资料推荐求

9、：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-x 0/x1 )=1000 (1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s 加热蒸汽消耗量 :qmF c p0 (t1t 0 )qmW rqmDRt 1=t 0qmDqmw rR=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 SQ0.1392205103220.4mK T t1000 1201054、将 8%的 NaOH 水溶液浓缩到18%，进料量为4540 kg 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 55.6K

10、pa ，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， 88o C 时水的汽化潜热为 2298.6 kJ?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2234.4 kJ?kg-1。解：qmw=4540(1 8/18)=2522kJ/ht=T t=109.2 88=21.2 传热速率：Q= qmF Cpo(t 1 t0)+qmwr=4540/3600 3.85 103 (88 21)+2522/3600 2298.6 103=1936 103 WSQ193

11、610338.9m 2K t234921.2qmD =Q/r =1936 103/(2234.4 103)=0.87kg/s=3130kg/h5、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：浓度（ %）斜率截距101.024.5401.113.4解：溶液沸点用40%NaOH水溶液杜林线的数据计算：t1 +1.11t +1.11 80 .3最

12、新资料推荐由溶液静压强引起的温度差损失：twT 80-7556、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 108oC 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qw1qw2qmF=1000kg/hx0=0.1108?C95?Cx1=0.15x2=0.3qqqmF 1x01000 10.1m w1x1333.3kg / h0.15m w2( qmFqmw1 ) 1x1(1000 333.3) 1 0.15333.

13、4kg / hx20.3自蒸发水分量为:qmwqmFqmw 1 c p1 (t1 t 2 )r2其中 t1=108?C， t2 =95?C，x120% ，近似地cp1=c pw （ 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qmwqmFqmw1 c p1 (t1 t 2 )(1000 333.3) 3.56(108 95)r213.59kg / h2270.9自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数为qmw100%13.59 100%40.8%qmw2333.47、在三效蒸发系统中将某水溶液从5%连续浓缩到 40%。进料

14、温度为90o C。用 120oC 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-2-1-2-1K-2-1。总传热系数分别为： K 1=2950W ?m?oC ,K 2=2670W ?m?oC ,1=2900W ?m?o C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4最新资料推荐设 t=19?C1t2=21?Ct=40?C3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/kgT2= t1= T 1-t1=120-19=101?Cr2=r?1=

15、2257kJ/kgT3= t2= T 2-t2=101-21=80?Cr3=r?2=2307kJ/kgTK = t3= 40?Cr?3 =2401kJ/kg(2)总蒸发量qmwqmF 1x0qmF10.05x20.875qmF0.4(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Q1K 1 St1qmw1r1qmF c p (t1 t 0 )（ a）Q2K 2 St 2qmw 2 r2(qmFqmw1 )cp (t 2t1 )(b)Q3K 3 St 3qmw3 r3( qmFqmw1qmw2 )c p (t3t 2 )(c)代入已知值29503600140192257qmw1qwF

16、4.2(10190)100026703600140212307qmw2(qwFqmw1 )4.2(80101)100013603600140402401qmw3(qwFqmw1qmw2 )4.2(40 80)1000解得：qmF61150048.85qmw1（ d）qmw2356281.906qmw1(e)qmw351713.5 3.35qmw1(f)qmwqmw1qmw2qmw3qmw1(356281.906qmw1 )(51713.53.55qmw1 )(g)qmw0.875qmF0.875(61150048.85qmw1 )(h)因此，可解出qmF = 43180kg/hqmw1 = 1

17、1634kg/hqmw2 = 13454kg/hqmw3 = 12740kg/h(4) 验算 tQ1qmw1r1qmF c p (t1t 0 )116342257 43180 4.2(101 90) 28252850kJ / hQ2qmD 2 r2qmw1r211634225726257940kJ / hQ3qmD 3 r3qmw2r313454230731038380kJ / hQ128252850K 129502660360010005最新资料推荐Q2262579402732K 2267036001000Q331038380K 3136063403600Q10002660273263401

18、1732KtT1TK1204080?CQ1t1K 126608018.1Qt11732K?CQ2t 2K 227328018.63Qt11732K?CQ3t 3K 363408043.3Qt11732K?C各效温差与初估温差相差较大，应重新分配（a）分配 t取 t=20?C1t2=20?Ct3=40?C（ b）估算各效沸点及相应的汽化热T2= t1= T 1-t1=120-20=100?Cr2=r?1 =2258kJ/kgT3= t2= T 2-t2=100-20=80?Cr3=r?2 =2307.8kJ/kgTK = 40?Cr?3 =2401kJ/kg(c)计算总蒸发量按式（ a）、（ b

19、）及式（ c）计算各效蒸发量代入已知值29503600140202258qmw1qwF4.2(10090)100026703600140202307.8qmw2(qwF qmw1 )4.2(80 100)100013603600140402401qmw3(qwFqmw1 qmw2 ) 4.2( 40 80)1000解得：qmF70800053.7qmw1qmw2374321.994qmw1qmw358339.43.693qmw1qmwqmw1qmw2qmw3qmw1(374321.9946qmw1 )(58339.43.693qmw1 )6最新资料推荐0.875qmF0.875( 708000

20、53.77qmw1 )因此，可解出qmw1 = 12363kg/hqmw2 = 12780kg/hqmw3 = 12583kg/hqmF = 43240kg/h(d) 验算 tQ1qmw1r1qmF c p (t1t 0 )12363 2258.4 43240 4.2(100 80) 29736680kJ / hQ2qmD 2 r2qmw1r2123632258.4267920600 kJ / hQ3qmD 3 r3qmw 2r3127802307.829693680kJ / hQ129736680K 12950280036001000Q227920600K 22670290536001000

21、Q329493680K 31360602436001000Q29056024117292800KQ1t1K 128008019.1Qt11729K?CQ2t 2K 229058019.8Qt11729K?CQ3t 3K 360248041.1Qt11729K?C与前面所设的t1=20?Ct=20?C2t3=40?C很相近，故认为该温差分配合适，所以qmF = 43240kg/hQ12973668013486 kg / hqmD2205r18、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 kg?h-1 ，经第一效浓缩到 10%。第一、二效的溶液沸点分别为95oC

22、和 75o C。蒸发器消耗7最新资料推荐生蒸汽量为800 kg?h-1 。各温度下水蒸气的汽化潜热均可取为2280 kJ?kg-1 。忽略热损失，求蒸发水量。解：第一效蒸发水量：已知： qmD1=800kg/h,r 1=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/hX 02=X 1= qmF X 0/( qmF - qmw1)=2000 0.05/(2000-800)=0.033t1=95?Ct2=70?Cr 2=r2 =2280kJ/kgCpo

23、=Cpw (1-X 02)=4.187(1- 0.0833)=3.84kJ/(kg?C)qmD 2 r2qmF 2 cp 0 (t2t1 )qmw2 r2qmw2qmD 2qmF 2c p 0 (t2t1 )1200 3.84(75 95)r2800840kg / h2280蒸发水量qmw = qmw1+ qmw2=800+840=1640kg/h.9、用三效并流加料的蒸发系统浓缩NaOH 水溶液，系统对原液的处理量为2.4 104kg?h-1 ，求生蒸气的消耗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， 80oC；传热系数：-2-1K 1=1

24、500 W ?m?oC第二效：-2-1传热系数：K 2=1000 W ?m?oC第三效：完成液浓度： 30%传热系数：-2-1K 3=560 W ?m ?oC末效冷凝器压强： 0.2atm料液比热容为： 3.77kJ?kg-1oC-1，（设各效传热面积相等）解：（一）总蒸发量qmwqmFx02.4104110.6104kg / h11.55x330（二）估算各效溶液浓度设各效水分蒸发量相等，故qmw1qmw2qmw3qmw1.55104103kg / hn35.17所以xiqmF x0qmw1 .qmwiqmF可得2.410410.6%0.13513.5%x12.410451708最新资料推荐

25、同理可得x2 = 0.1865=18.65%x3 = 0.3=30%（三）估算各效溶液的沸点和有效温度差1、 蒸汽压力按等压分配原则，各效压降为( 4 1) 0.21.6p3atm因此，计算得各效蒸汽压力，并由此查得相应二次蒸汽压力下的参数，列表于下123二次蒸汽压力， atm3.41.80.2二次蒸汽温度， ?C137.2116.359.7二次蒸汽焓， kJ/kg273427032605二次蒸汽潜热， kJ/kg2157221623562、 计算各效温度损失，求有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，因此可求取各效由于溶液蒸

26、汽压降低所引起的温差1?=143-137.2=5.8?C2?=127-116.3=10.7?C3?=78-59.7=18.3?C ?=5.8+10.7+18.3=34.8?C取各效由于液柱高度引起的温差分别为1 =1?C2 =2?C3 =5?C = 8?C管路损失引起的温度差每一效为1?C，因此 ?= 3?C因此三效的总温差损失为 = ?+ + ?=34.8+8+3=45.8?C4atm 的生蒸汽的饱和温度为 T 1=151.1?C，其潜热为 r1=2115kJ/kg 。因此，若无温差损失，总的传热温差为t=T -T =151.1- 59.7=91.4?CT1k除去损失的温差后，三效蒸发的有效

27、总温差为 t= Tt- =91.-45.8=45.6?C各效的沸点计算于下t1=143+1=144?Ct2=127+2=129?Ct3=78+5+1=84?C(四 )生蒸汽消耗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t 0t180 1440.03011c p t12734 4.187 144H 1分母可以用二次蒸汽汽化潜热简化计算。同理可求得2=0.00695 ， 3=0.02由于系数i=0.98-0.07 xi， 所以1=0.98-0.07（13.5-10.6） = 0.962同理可求得2=0.9463=0.8969最新资料推荐由式（ 5-19a）qm,wiqm,

28、Diri(qm,F cpoqm,w1cpwqm,w 2c pwqm,wi1c pw ) (titi1 )iriri忽略蒸汽汽化潜热的差别，代入已知量qmw1qmD 1qmF cp 0t0t11qmD1 2.41043.77( 0.0301)0.962r1所以qmw10.962qmD12620（ a）qmw2qmw1qmF cp 0qmw1 cpwt1t 2r22qmw1(2.41043.774.187qmw1 )(0.00965) 0.946所以qmw20.9185qmw1595（b）qmw3qmw 2qmF cp 0qmw1cpwt 2t3qmw2c pw3r3qmw2(2.410 43.7

29、74.187qmw14.187qmw2 )(0.02)0.896qmw30.821qmw216210.075qmw1（ c）由总蒸发量与各效蒸发量之间的关系qmwqmw1qmw2qmw315500（d）联合求解式（ a）、 (b) 、 (c)和 (d) 得到生蒸汽消耗量qmD 1=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qmD 2= qmw1=4920kg/h,qmD3= qmw2=5125kg/h因此各效的传热量为Q1= qmD1 r1 =7840 2115=1.65 107W同理可求得Q2= 2.94 106W6Q3= 3.14 10 W1500、 1000、 560W/m 2?C，因此各效传热系数分别为Q146000003070K 11500Q22940K 2Q35620K 3Q29405620116303070K10最新资料推荐已知总的有效温差 t=45.6?C，当各效传热面积相同时，各效分配到的温差为