第五章蒸發(fā)(2節(jié))

1、O返回2022-6-71 1、水分蒸發(fā)量、水分蒸發(fā)量 ( (又稱二次蒸汽量又稱二次蒸汽量) ) ： Wkg/s、kg/h 由物料衡算完成計(jì)算由物料衡算完成計(jì)算2、加熱蒸汽消耗量：加熱蒸汽消耗量： Dkg/s、kg/h ;溶液沸點(diǎn)溶液沸點(diǎn)t和焓的計(jì)算等和焓的計(jì)算等 由熱量衡算完成計(jì)算由熱量衡算完成計(jì)算3 3、蒸發(fā)器的傳熱面積：、蒸發(fā)器的傳熱面積： SmSm2 2 由傳熱速率方程完成計(jì)算由傳熱速率方程完成計(jì)算進(jìn)料量進(jìn)料量Fkg/hFkg/h；進(jìn)料液溫度；進(jìn)料液溫度t t0 0與濃度與濃度( (質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)) )x x0 0; ;完成液濃度完成液濃度x x1 1；加熱蒸汽；加熱蒸汽T T壓力壓力

2、P PS S及冷凝器的壓力及冷凝器的壓力P PK KO返回2022-6-7畫出物料流程圖（確定衡算范圍）；畫出物料流程圖（確定衡算范圍）；根據(jù)物料進(jìn)、出口流量，列衡算式根據(jù)物料進(jìn)、出口流量，列衡算式; ;F,x0WL=F-W,x1原料液：原料液：Fkg/h，濃度濃度x x0 0( (溫度溫度t t0 0，焓焓h h0 0）完成液完成液：Lkg/h,L=F-W,水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量( (二次蒸汽產(chǎn)生量二次蒸汽產(chǎn)生量) )：W kg/h物料衡算式：物料衡算式：F=W+Lkg/h, Fx0=Lx1+W0kg/h完成液的濃度；WFFxxhkgxxFW0110/1O返回2022-6-7 加熱蒸汽一般用飽

3、和蒸汽，它所提的供熱量用于將加熱蒸汽一般用飽和蒸汽，它所提的供熱量用于將溶溶液加熱液加熱到沸點(diǎn)到沸點(diǎn)t t使使溶劑汽化溶劑汽化及及熱損失熱損失。進(jìn)入蒸發(fā)器的熱量進(jìn)入蒸發(fā)器的熱量= =排除蒸發(fā)器的熱量排除蒸發(fā)器的熱量F,x0，t0，h0W，H T L=F-W；t1,h1D，T，HD，T，hwQL熱量衡算即焓衡算式熱量衡算即焓衡算式：DH+Fh0=(F-W)h1+WH +Dhw+QL加熱蒸汽消耗量加熱蒸汽消耗量D：/)()(011hkghHQhhFhHWDWLH-hw=r ( (加熱蒸汽的相變潛熱加熱蒸汽的相變潛熱) )H -h1=r ( (二次蒸汽的相變潛熱二次蒸汽的相變潛熱) )O返回2022

4、-6-71、 關(guān)于加熱蒸汽的相變熱：關(guān)于加熱蒸汽的相變熱： r=H-hw;冷凝水在飽和溫度下排除，冷凝水在飽和溫度下排除，加熱蒸汽的焓加熱蒸汽的焓H H：查對(duì)應(yīng)查對(duì)應(yīng)T(PT(PS S) )下的文獻(xiàn)值；或下的文獻(xiàn)值；或r r值直接查對(duì)應(yīng)值直接查對(duì)應(yīng)T(PT(PS S) )下的汽化潛熱值。下的汽化潛熱值。其中其中冷凝水的焓也可計(jì)算：冷凝水的焓也可計(jì)算：h hw w=c=cpwpwT T ( (或查文獻(xiàn)或查文獻(xiàn)) ) 2、關(guān)于二次蒸汽的相變熱、關(guān)于二次蒸汽的相變熱r : r =H -h1; 二次蒸汽的焓及相變潛熱值，取決于蒸發(fā)器內(nèi)的操作壓二次蒸汽的焓及相變潛熱值，取決于蒸發(fā)器內(nèi)的操作壓強(qiáng)強(qiáng)p p和

5、溶液和溶液( (完成液完成液) )的沸點(diǎn)的沸點(diǎn)( (t)t)。二次蒸汽的溫度二次蒸汽的溫度T T 值：值：查對(duì)應(yīng)操作壓強(qiáng)查對(duì)應(yīng)操作壓強(qiáng)p p下的飽和溫度值；則下的飽和溫度值；則二次蒸汽的焓二次蒸汽的焓H 查對(duì)應(yīng)的焓值，及查對(duì)應(yīng)的相變潛熱值查對(duì)應(yīng)的焓值，及查對(duì)應(yīng)的相變潛熱值r r 。O返回2022-6-7比熱比熱：溶液比熱溶液比熱c cp p=c=cpwpw(1-x(1-x1 1)+c)+cpBpBx x1 1kJ/kgkJ/kg 一般忽略原料液與完成液比熱的區(qū)別；一般忽略原料液與完成液比熱的區(qū)別；當(dāng)當(dāng)x20%xTtTT , ,則則r rr ,一般一般rr；即即消耗掉消耗掉1 1kgkg加熱蒸汽

6、，蒸加熱蒸汽，蒸發(fā)不出來(lái)發(fā)不出來(lái)1 1kgkg的二次蒸汽的二次蒸汽; ;對(duì)于單效蒸發(fā)操作一般可取對(duì)于單效蒸發(fā)操作一般可取e=1.1或更大些?；蚋笮?。E E值是衡量蒸發(fā)器的經(jīng)濟(jì)程度指標(biāo)。值是衡量蒸發(fā)器的經(jīng)濟(jì)程度指標(biāo)。單位蒸汽消耗量單位蒸汽消耗量O返回2022-6-7 若若加熱蒸汽量加熱蒸汽量D D固定固定，則產(chǎn)生的二次蒸汽量，則產(chǎn)生的二次蒸汽量WW將將少于少于沸點(diǎn)沸點(diǎn)進(jìn)料的情況進(jìn)料的情況； 若若產(chǎn)生相同的二次蒸汽量產(chǎn)生相同的二次蒸汽量WW量量，則消耗的加熱蒸汽將，則消耗的加熱蒸汽將多多于于沸點(diǎn)進(jìn)料的情況沸點(diǎn)進(jìn)料的情況( (因一部分的熱量將用于溶液升溫至沸點(diǎn)因一部分的熱量將用于溶液升溫至沸點(diǎn))

7、)。 此時(shí)蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽量將大于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)的量，此時(shí)蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽量將大于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)的量，此種現(xiàn)象稱為蒸發(fā)過(guò)程的此種現(xiàn)象稱為蒸發(fā)過(guò)程的自蒸發(fā)現(xiàn)象自蒸發(fā)現(xiàn)象。 因原料中有一部分的溶劑水不需要加熱蒸汽便可以被蒸因原料中有一部分的溶劑水不需要加熱蒸汽便可以被蒸發(fā)掉，發(fā)掉， 產(chǎn)生的二次蒸汽量產(chǎn)生的二次蒸汽量WW較多。較多。 由以上分析：進(jìn)口料液的溫度，將直接影響產(chǎn)生二次蒸汽由以上分析：進(jìn)口料液的溫度，將直接影響產(chǎn)生二次蒸汽WW的量。的量。O返回2022-6-7rQrWtctcFDLpp)(001若若cp0cp1;若沸點(diǎn)進(jìn)料若沸點(diǎn)進(jìn)料t0=trQrWttFcDLp)(00/hkgrQrWDLO返

8、回2022-6-7 1 1、在連續(xù)操作的單效蒸發(fā)器中，將、在連續(xù)操作的單效蒸發(fā)器中，將2000kg/h2000kg/h的某無(wú)機(jī)鹽的某無(wú)機(jī)鹽 水溶液由水溶液由10%10%（質(zhì)量分率）濃縮至（質(zhì)量分率）濃縮至30%30%（質(zhì)量分率）。蒸發(fā)（質(zhì)量分率）。蒸發(fā) 器的操作壓力為器的操作壓力為40kPa40kPa（絕壓），相應(yīng)的溶液沸點(diǎn)為（絕壓），相應(yīng)的溶液沸點(diǎn)為 8080。加熱蒸汽的壓力為。加熱蒸汽的壓力為200 kPa200 kPa（絕壓）。已知原料液（絕壓）。已知原料液 的比熱容為的比熱容為3.77 3.77 ，蒸發(fā)器的熱損失為，蒸發(fā)器的熱損失為12000W12000W。設(shè)溶液。設(shè)溶液 的稀釋熱可以

9、忽略。試求：的稀釋熱可以忽略。試求： （1 1）水的蒸發(fā)量；）水的蒸發(fā)量； （2 2）原料液分別為）原料液分別為3030、8080和和120120時(shí)的加熱蒸汽耗時(shí)的加熱蒸汽耗 量，并比較它們的經(jīng)濟(jì)性。量，并比較它們的經(jīng)濟(jì)性。解：（解：（1 1）水的蒸發(fā)量）水的蒸發(fā)量W：hkgxxFW/13333 . 01 . 012000110O返回2022-6-7hkgD/15882205100036001200023121333)3080(77. 3200019. 113331588WDehkgD/1417220510003600120001333（2 2）加熱蒸汽消耗量）加熱蒸汽消耗量查得壓力為查得壓力

10、為40kPa40kPa和和200kPa200kPa的飽和水蒸氣的冷凝潛熱分別為的飽和水蒸氣的冷凝潛熱分別為23122312和和2205kJ/kg2205kJ/kg 由于溶液的稀釋熱可以忽略由于溶液的稀釋熱可以忽略 ，所以可采用，所以可采用rQrWttFcDLPl)(0（a a）原料液溫度為）原料液溫度為3030時(shí)，蒸汽消耗量為時(shí)，蒸汽消耗量為 單位蒸汽消耗量為單位蒸汽消耗量為（b b）原料液溫度為）原料液溫度為8080時(shí)，蒸汽消耗量為時(shí)，蒸汽消耗量為 06. 113331417WDeO返回2022-6-7（c c）原料液溫度為）原料液溫度為120,120,蒸汽消耗量為蒸汽消耗量為 hkgD/1

11、2802205100036001200023121333)12080(77. 32000分析：分析：由以上計(jì)算結(jié)果可知，原料液的溫度越高，蒸發(fā)由以上計(jì)算結(jié)果可知，原料液的溫度越高，蒸發(fā)1kg1kg水所水所 消耗的加熱蒸汽量越小。消耗的加熱蒸汽量越小。 96. 013331280WDeO返回2022-6-7 2 2、在一連續(xù)操作的單效蒸發(fā)器中，將濃度為、在一連續(xù)操作的單效蒸發(fā)器中，將濃度為20%20%（質(zhì)量分率）的（質(zhì)量分率）的NaOHNaOH水溶液濃縮至水溶液濃縮至50%50%（質(zhì)量分率）。（質(zhì)量分率）。原料液處理量為原料液處理量為2000kg/h2000kg/h，原料溫度為，原料溫度為606

12、0，蒸發(fā)在，蒸發(fā)在減壓下操作，蒸發(fā)器內(nèi)操作的真空度為減壓下操作，蒸發(fā)器內(nèi)操作的真空度為53kPa53kPa。已知在。已知在此真空度下此真空度下50%50%的的NaOHNaOH溶液的平均沸點(diǎn)為溶液的平均沸點(diǎn)為120120。加熱。加熱蒸汽的壓力為蒸汽的壓力為0.4MPa0.4MPa（絕壓），冷凝水在飽和溫度下（絕壓），冷凝水在飽和溫度下排出。設(shè)蒸發(fā)器的熱損失為排出。設(shè)蒸發(fā)器的熱損失為12000W12000W。求（求（1 1）水蒸發(fā)量；（）水蒸發(fā)量；（2 2）加熱蒸汽消耗量。）加熱蒸汽消耗量。O返回2022-6-7解：解：（1 1）水份蒸發(fā)量）水份蒸發(fā)量 （2 2）加熱蒸汽消耗量）加熱蒸汽消耗量 由

13、于由于NaOHNaOH水溶液的稀釋熱不能忽略水溶液的稀釋熱不能忽略 6060、20%20%的的NaOHNaOH溶液的焓溶液的焓 120120、50%50%的的NaOHNaOH溶液的焓溶液的焓 查得查得0.4MPa0.4MPa水蒸氣的冷凝熱：水蒸氣的冷凝熱：120120蒸汽的焓蒸汽的焓：分析：分析：本例中，單位蒸汽消耗量大的原因是本例中，單位蒸汽消耗量大的原因是NaOHNaOH溶液的濃縮熱較大，一部分加熱蒸汽被溶液的濃縮熱較大，一部分加熱蒸汽被用于濃縮用于濃縮時(shí)溶液的吸熱。時(shí)溶液的吸熱。 O返回2022-6-7由傳熱速率方程由傳熱速率方程： QKS0tm200mtKQSm其中：其中：加熱蒸汽的冷

14、凝水在飽和溫度下排除；加熱蒸汽的冷凝水在飽和溫度下排除；S S0 0蒸發(fā)器的傳熱外表面積，蒸發(fā)器的傳熱外表面積，m m2 2; ;QQ蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，也即蒸發(fā)器的傳熱速率，蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，也即蒸發(fā)器的傳熱速率， WW; ; ( (由加熱蒸汽提供總熱量由加熱蒸汽提供總熱量) ); ;K K0 0基于傳熱外表面積的總傳熱系數(shù)，基于傳熱外表面積的總傳熱系數(shù)， W/(mW/(m2 2/)/)t tm m平均溫差，平均溫差，。1、平均溫差：平均溫差：tm=T-t；加熱室兩側(cè)均為相變化；加熱室兩側(cè)均為相變化； T T加熱蒸汽的溫度，加熱蒸汽的溫度，； tt操作條件下溶液的沸點(diǎn)，操作條件下溶液的沸點(diǎn)，。3、

15、基于傳熱外表面積的總傳熱系數(shù)基于傳熱外表面積的總傳熱系數(shù)K0:iiisimSddddRddbRK0000001112、 蒸發(fā)器的熱負(fù)荷蒸發(fā)器的熱負(fù)荷:Q=D(H-hw)=DrO返回2022-6-7 蒸發(fā)器加熱室的一側(cè)為蒸汽冷凝，另一側(cè)為溶液沸騰，蒸發(fā)器加熱室的一側(cè)為蒸汽冷凝，另一側(cè)為溶液沸騰，其溫度為溶液的沸點(diǎn)。因此，傳熱的平均溫度差為其溫度為溶液的沸點(diǎn)。因此，傳熱的平均溫度差為tm=T-tt 取決于：取決于： 冷凝器壓力冷凝器壓力P Pk k、溶液濃度、蒸發(fā)室內(nèi)操作、溶液濃度、蒸發(fā)室內(nèi)操作壓強(qiáng)壓強(qiáng)p p及液層深度，因此，及液層深度，因此，t t 值是關(guān)鍵。值是關(guān)鍵。 含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液，含

16、有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液，由拉烏爾定律知，由拉烏爾定律知，在相同條件下，在相同條件下，其溶液的其溶液的蒸汽壓比純水的低；蒸汽壓比純水的低；或同壓強(qiáng)下溶液的沸點(diǎn)高于純水沸點(diǎn)；或同壓強(qiáng)下溶液的沸點(diǎn)高于純水沸點(diǎn)；溶液與純水的溶液與純水的沸點(diǎn)之差稱為沸點(diǎn)升高。沸點(diǎn)之差稱為沸點(diǎn)升高。舉說(shuō)明例：舉說(shuō)明例：一蒸發(fā)操作加熱蒸汽的一蒸發(fā)操作加熱蒸汽的絕壓為絕壓為300300kPakPa，其飽和蒸汽壓查表得其飽和蒸汽壓查表得T=133.3T=133.3 ;此時(shí)若蒸發(fā)室壓強(qiáng)為此時(shí)若蒸發(fā)室壓強(qiáng)為101.3101.3kPakPa，純水的沸點(diǎn)為純水的沸點(diǎn)為t=1000；現(xiàn)蒸現(xiàn)蒸發(fā)發(fā)3232的的KOH(KOH(質(zhì)量質(zhì)量) )溶液

17、，溶液，沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為t=115，比同壓強(qiáng)下的純水沸點(diǎn)高比同壓強(qiáng)下的純水沸點(diǎn)高出出 =115-100=15=115-100=15，即沸點(diǎn)升高值；，即沸點(diǎn)升高值；此差值就是蒸發(fā)器中的溫度差損失。此差值就是蒸發(fā)器中的溫度差損失。O返回2022-6-7問(wèn)題：?jiǎn)栴}：沸點(diǎn)升高對(duì)蒸發(fā)有利？不利？沸點(diǎn)升高對(duì)蒸發(fā)有利？不利？不利！溶液的沸點(diǎn)升高值不利！溶液的沸點(diǎn)升高值即為蒸發(fā)過(guò)程的溫差損失值！即為蒸發(fā)過(guò)程的溫差損失值！因此，計(jì)算因此，計(jì)算值是計(jì)算溶液沸點(diǎn)的一個(gè)關(guān)鍵。值是計(jì)算溶液沸點(diǎn)的一個(gè)關(guān)鍵。舉說(shuō)明例：舉說(shuō)明例：如果蒸發(fā)的是如果蒸發(fā)的是30%30%的的NaOHNaOH水溶液，在常壓下其沸點(diǎn)水溶液，在常壓下其沸點(diǎn)

18、t=117117，比同壓強(qiáng)下的純水沸點(diǎn)高出比同壓強(qiáng)下的純水沸點(diǎn)高出 =117-100=17=117-100=17，即沸點(diǎn)升高值；，即沸點(diǎn)升高值；此差值就是此差值就是蒸發(fā)器中的溫度差損失，用蒸發(fā)器中的溫度差損失，用 。分析分析：上述蒸發(fā)過(guò)程的上述蒸發(fā)過(guò)程的最大傳熱溫差稱為理論溫差，最大傳熱溫差稱為理論溫差，即：蒸發(fā)不含即：蒸發(fā)不含任何溶質(zhì)的水時(shí)的溫差任何溶質(zhì)的水時(shí)的溫差ttT T=T-=T-t水水=133.3-100=33.3=133.3-100=33.3；而蒸發(fā)而蒸發(fā)3232的的KOH(KOH(質(zhì)量質(zhì)量) )溶液的傳熱溫差為：溶液的傳熱溫差為：t=T-t=133.3-115=18.3t=T-t

19、=133.3-115=18.3同理同理：上述蒸發(fā)過(guò)程的上述蒸發(fā)過(guò)程的最大傳熱溫差稱為理論溫差，最大傳熱溫差稱為理論溫差，即：即：ttT T=T-=T-t水水=133.3-100=33.3=133.3-100=33.3；而蒸發(fā)而蒸發(fā)3030的的NaOH(NaOH(質(zhì)量質(zhì)量) )溶液的傳溶液的傳熱溫差為：熱溫差為： t=T-t=133.3-117=16.3=133.3-117=16.3O返回2022-6-7其一，其一，同一種溶液同一種溶液濃度不同時(shí)濃度不同時(shí)，其沸點(diǎn)升高值不同，即，其沸點(diǎn)升高值不同，即溶液濃溶液濃 度的影響引起的溫差損失用度的影響引起的溫差損失用表示；表示；其二，其二，蒸發(fā)器內(nèi)液體

20、柱中蒸發(fā)器內(nèi)液體柱中液體的高度不同液體的高度不同，溶液的沸點(diǎn)升高也，溶液的沸點(diǎn)升高也 不同，即不同，即溶液層高度的靜壓強(qiáng)引起的溫差損失，用溶液層高度的靜壓強(qiáng)引起的溫差損失，用 表示；表示；其三，其三，由于流體在管路中流動(dòng)由于流體在管路中流動(dòng)產(chǎn)生阻力產(chǎn)生阻力而引起而引起 的的溫差損失，用溫差損失，用 表示；通常表示；通常 =1=1。 引起溫差損失的原因，不僅僅是由于溶液的沸點(diǎn)升高，還引起溫差損失的原因，不僅僅是由于溶液的沸點(diǎn)升高，還有其他原因，討論如下有其他原因，討論如下。O返回2022-6-7 完成液的完成液的沸點(diǎn)沸點(diǎn)t，受蒸發(fā)器內(nèi)操作壓強(qiáng)，受蒸發(fā)器內(nèi)操作壓強(qiáng)p p及溶液本身的濃度及溶液本身的

21、濃度x x影響很影響很大，而溶液在各種濃度和壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)，很多情況下查不到文獻(xiàn)值；介大，而溶液在各種濃度和壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)，很多情況下查不到文獻(xiàn)值；介紹兩種計(jì)算方法：紹兩種計(jì)算方法：杜林規(guī)則法的數(shù)學(xué)表達(dá)式：杜林規(guī)則法的數(shù)學(xué)表達(dá)式：杜林規(guī)則杜林規(guī)則：一定濃度的某種溶液的沸點(diǎn)，與一定濃度的某種溶液的沸點(diǎn)，與相同壓強(qiáng)下標(biāo)準(zhǔn)液體的沸點(diǎn)呈線性關(guān)系。相同壓強(qiáng)下標(biāo)準(zhǔn)液體的沸點(diǎn)呈線性關(guān)系。wwAAttttk)(杜林線的截距；mnWAAyyt kttO返回2022-6-7式中：式中： tA、tA分別表示某溶液分別表示某溶液在兩個(gè)壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)值；在兩個(gè)壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)值； tw、tw分別表示分別表示水在對(duì)水在對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)下的

22、沸點(diǎn)值應(yīng)壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)值( (文獻(xiàn)值文獻(xiàn)值) )； 以水的沸點(diǎn)作橫坐標(biāo)，以水的沸點(diǎn)作橫坐標(biāo)，溶液溶液沸點(diǎn)為縱坐標(biāo)沸點(diǎn)為縱坐標(biāo)作圖；兩個(gè)狀作圖；兩個(gè)狀 態(tài)態(tài)點(diǎn)點(diǎn)( (兩個(gè)兩個(gè)P P值下的值下的tw，tA) )及及( (兩個(gè)兩個(gè)值值P P0 0下的下的tw,tA),兩點(diǎn)連兩點(diǎn)連 線即線即為為杜林線杜林線，該線為，該線為直線直線。O返回2022-6-7任意操作壓強(qiáng)下、溶液的沸點(diǎn)升高可用下面公式計(jì)算任意操作壓強(qiáng)下、溶液的沸點(diǎn)升高可用下面公式計(jì)算afrTf2)273(0162. 0式中：式中：a常壓下（常壓下（p=101.3kPap=101.3kPa）溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)升高；f校正系數(shù)；校正系數(shù)；T

23、蒸發(fā)室壓強(qiáng)為蒸發(fā)室壓強(qiáng)為p p對(duì)應(yīng)的飽和水蒸汽溫度，也是二次蒸汽的溫對(duì)應(yīng)的飽和水蒸汽溫度，也是二次蒸汽的溫 度度；rp對(duì)應(yīng)的相變熱，均為文獻(xiàn)值；對(duì)應(yīng)的相變熱，均為文獻(xiàn)值； 則溶液的沸點(diǎn)：則溶液的沸點(diǎn)： t=T+。O返回2022-6-7 采用標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器，對(duì)采用標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器，對(duì)NaOHNaOH的稀溶液進(jìn)行濃縮。已知蒸的稀溶液進(jìn)行濃縮。已知蒸 發(fā)室的操作壓力為發(fā)室的操作壓力為50kPa50kPa（絕壓），完成液的濃度為（絕壓），完成液的濃度為20%20%。 試求操作條件下溶液的沸點(diǎn)升高及沸點(diǎn)。試求操作條件下溶液的沸點(diǎn)升高及沸點(diǎn)。 （1 1）用經(jīng)驗(yàn)式；）用經(jīng)驗(yàn)式； （2 2）用杜林規(guī)則。）用杜林規(guī)則。解

24、：解：（1 1）查得水的有關(guān)數(shù)據(jù)：）查得水的有關(guān)數(shù)據(jù)：壓力壓力kPa kPa 溫度溫度 汽化熱汽化熱kJ/kgkJ/kg101.3 101.3 100 100 50 50 81.2 81.2 2304.5 2304.5 查得在查得在101.3kPa101.3kPa時(shí)時(shí)20%NaOH20%NaOH溶液的沸點(diǎn)為溶液的沸點(diǎn)為108.06108.06，因此常壓下該溶液的沸點(diǎn)升高為因此常壓下該溶液的沸點(diǎn)升高為O返回2022-6-7壓力為壓力為50 kPa50 kPa下的沸點(diǎn)升高為下的沸點(diǎn)升高為 此時(shí)溶液的沸點(diǎn)為此時(shí)溶液的沸點(diǎn)為（2 2）用杜林規(guī)則法）用杜林規(guī)則法沸點(diǎn)升高為：沸點(diǎn)升高為：Ct31.8811

25、. 72 .81O返回2022-6-7 總之，由于液體柱高產(chǎn)生了靜壓強(qiáng)，由此將引起液體內(nèi)部總之，由于液體柱高產(chǎn)生了靜壓強(qiáng)，由此將引起液體內(nèi)部 的壓強(qiáng)增的壓強(qiáng)增大，進(jìn)一步將引起溶液的沸點(diǎn)升高，導(dǎo)致總溫差下降。大，進(jìn)一步將引起溶液的沸點(diǎn)升高，導(dǎo)致總溫差下降。 溶液內(nèi)部的靜壓強(qiáng)按溶液內(nèi)部的靜壓強(qiáng)按平均壓強(qiáng)平均壓強(qiáng)pm及對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)為及對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)為Tmp2gLppm式中：式中： pm蒸發(fā)器中液面和底部的平均壓強(qiáng)，蒸發(fā)器中液面和底部的平均壓強(qiáng)，kPakPa； 在該值下由飽和水蒸汽表在該值下由飽和水蒸汽表查得對(duì)應(yīng)查得對(duì)應(yīng)的溫度的溫度Tpm值值； p p液面處壓強(qiáng)，也即二次蒸汽的壓強(qiáng)，液面處壓強(qiáng)，也即二次蒸汽

26、的壓強(qiáng)，kPakPa；在該值下由飽和水蒸汽表在該值下由飽和水蒸汽表查得對(duì)應(yīng)查得對(duì)應(yīng)的溫度的溫度TP值；值； 溶液的密度，溶液的密度，kg/mkg/m3 3; ; L L液層高度，液層高度，m m；pPTTm O返回2022-6-7 在中央循環(huán)管蒸發(fā)器內(nèi)，蒸發(fā)在中央循環(huán)管蒸發(fā)器內(nèi)，蒸發(fā)2525CaClCaCl2 2水溶液，已測(cè)得水溶液，已測(cè)得二次蒸汽的絕對(duì)壓強(qiáng)為二次蒸汽的絕對(duì)壓強(qiáng)為4040kPakPa。加熱管內(nèi)深度為加熱管內(nèi)深度為2.32.3m m，溶液平均溶液平均密度為密度為12001200kg/mkg/m3 3。試求因溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失試求因溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失及及溶液溶液沸點(diǎn)

27、沸點(diǎn)。已知操作條件下因溶液蒸汽壓下降引起的溫度差損。已知操作條件下因溶液蒸汽壓下降引起的溫度差損失為失為6.256.25。解：解： =Tpm-Tp; Tp、Tpm差對(duì)差對(duì)p p及及p pm m下的飽和溫度值下的飽和溫度值kPaPagLppm54.538 .5353723 . 281. 91200104023Tp=T=75;r=2312.2kJ/kgTpm=83由靜壓強(qiáng)引起的溫差損失為：由靜壓強(qiáng)引起的溫差損失為：=Tpm-Tp=83-75=8溶液溶液沸點(diǎn)沸點(diǎn)：t=T+ +=75+6.25+8=89.25O返回2022-6-7已知已知CaClCaCl2 2水溶液在常壓下的沸點(diǎn)水溶液在常壓下的沸點(diǎn)t

28、 ta a=107=107，則則a a=7=7，af8485. 02 .2312)27375(0162. 0)273(0162. 022rTf溶液溶液沸點(diǎn)沸點(diǎn)：t=T+ +=75+5.94+8=88.94=8994. 5afO返回2022-6-7 由于流體在管路中流動(dòng)由于流體在管路中流動(dòng)產(chǎn)生流動(dòng)阻力產(chǎn)生流動(dòng)阻力而而引起的溫度差引起的溫度差損失，用損失，用的計(jì)算。的計(jì)算。 二次蒸汽在管路中流動(dòng)，產(chǎn)生流動(dòng)阻力，二次蒸汽在管路中流動(dòng)，產(chǎn)生流動(dòng)阻力，使二次蒸汽的壓強(qiáng)有所下降，溫度相應(yīng)也降使二次蒸汽的壓強(qiáng)有所下降，溫度相應(yīng)也降低，所降低的溫度為溫度差損失，大約為低，所降低的溫度為溫度差損失，大約為111

29、.51.5，該溫度差損失在多效蒸發(fā)中更為明顯。，該溫度差損失在多效蒸發(fā)中更為明顯。 一般取一般取=1=1。O返回2022-6-7確定總溫差損失確定總溫差損失的一般方法的一般方法: 首先確定冷凝器的操作壓強(qiáng)首先確定冷凝器的操作壓強(qiáng)p pk k，一般小于蒸發(fā)器一般小于蒸發(fā)器內(nèi)的操作壓強(qiáng)內(nèi)的操作壓強(qiáng)p p，即即p pk kpp；T Tk k TT ；T T : :最后一效二次蒸最后一效二次蒸汽的飽和溫度汽的飽和溫度( (文獻(xiàn)值文獻(xiàn)值) )T Tk k：冷凝器中的實(shí)際壓強(qiáng)（真空的）冷凝器中的實(shí)際壓強(qiáng)（真空的）p pk k時(shí)的飽和溫度時(shí)的飽和溫度( (文獻(xiàn)值文獻(xiàn)值) )一般認(rèn)為：一般認(rèn)為：CTTKP 1

30、總溫差損失：總溫差損失： 對(duì)對(duì)單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)，溶液的沸點(diǎn)：，溶液的沸點(diǎn)：t=T+ + O返回2022-6-7 用一連續(xù)操作的單效標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器，將用一連續(xù)操作的單效標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器，將10%10%（質(zhì)量分（質(zhì)量分 率）的率）的Na2SO4Na2SO4水溶液濃縮至水溶液濃縮至25%25%（質(zhì)量分率），進(jìn)料量為（質(zhì)量分率），進(jìn)料量為 2000kg/h2000kg/h，沸點(diǎn)進(jìn)料。加熱介質(zhì)為，沸點(diǎn)進(jìn)料。加熱介質(zhì)為0.3MPa0.3MPa（絕壓）的飽和（絕壓）的飽和 水蒸氣，冷凝器的操作壓力為水蒸氣，冷凝器的操作壓力為50kPa50kPa（絕壓）。在操作條（絕壓）。在操作條 件下，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)件下，蒸

31、發(fā)器的總傳熱系數(shù)K=1000W/(m2K=1000W/(m2)，溶液的平，溶液的平 均密度為均密度為1206kg/m31206kg/m3。冷凝水在飽和溫度下排出，熱損失。冷凝水在飽和溫度下排出，熱損失 為為12000w12000w，估計(jì)蒸發(fā)器中液面高度為，估計(jì)蒸發(fā)器中液面高度為2m2m。 試求（試求（1 1）水的蒸發(fā)量）水的蒸發(fā)量W； （2 2）加熱蒸汽用量）加熱蒸汽用量D D； （3 3）蒸發(fā)器所需的傳熱面積）蒸發(fā)器所需的傳熱面積S S。 O返回2022-6-7解：（解：（1 1）水的蒸發(fā)量）水的蒸發(fā)量W:W:（2 2）加熱蒸汽用量）加熱蒸汽用量D: D: 已知冷凝器的操作壓力為已知冷凝器的

32、操作壓力為50kPa50kPa，查得此壓力下水蒸氣的溫度，查得此壓力下水蒸氣的溫度為為T Tk k=81.2 =81.2 取取 =1=1，則蒸發(fā)室內(nèi)二次蒸汽的溫度，則蒸發(fā)室內(nèi)二次蒸汽的溫度T82.2T82.2，相應(yīng)的二次蒸汽壓力相應(yīng)的二次蒸汽壓力p=52kPap=52kPa及汽化熱及汽化熱rkJ/kg rkJ/kg 其中加熱蒸汽的冷凝熱為其中加熱蒸汽的冷凝熱為 飽和溫度為飽和溫度為 查得常壓下（查得常壓下（101.3kPa101.3kPa）25% Na2SO425% Na2SO4水溶液的沸點(diǎn)為水溶液的沸點(diǎn)為102102，故，故 O返回2022-6-752kPa下的沸點(diǎn)升高為下的沸點(diǎn)升高為 故液面上溶液的沸點(diǎn)為故液面上溶液的沸點(diǎn)為液層平均壓力液層平均壓力 查附錄，在查附錄，在63.8 kPa63.8 kPa下水蒸汽的溫度為下水蒸汽的溫度為87.287.2，故，故 由以上計(jì)算可知，對(duì)于該物系，在真空下操作時(shí)，由以上計(jì)算可知，對(duì)于該物系，在真空下操作