蒸發(fā)習(xí)題及答案

1、 蒸發(fā)習(xí)題及答案 1. 蒸發(fā)操作中，從溶液中汽化出來的蒸汽，常稱為（ ）。 B A. 生蒸汽 ； B. 二次蒸汽 ； C. 額外蒸汽2. 蒸發(fā)室內(nèi)溶液的沸點（ ）二次蒸汽的溫度。 B A. 等于 ； B. 高于 ； C. 低于3. 在蒸發(fā)操作中，若使溶液在（ ）下沸騰蒸發(fā)，可降低溶液沸點而增大蒸發(fā)器的有效溫度差。 A A. 減壓 ； B. 常壓 ； C. 加壓4. 在單效蒸發(fā)中，從溶液中蒸發(fā)1kg水，通常都需要（ ）1kg的加熱蒸汽。 C A. 等于； B. 小于； C. 不少于5. 蒸發(fā)器的有效溫度差是指（ ）。 A A. 加熱蒸汽溫度與溶液的沸點之差； B. 加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差；

2、C. 溫度差損失6. 提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強度的主要途徑是增大（ ）。 C A. 傳熱溫度差； B. 加熱蒸汽壓力； C. 傳熱系數(shù)； D. 傳熱面積；7. 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器屬于（ ）蒸發(fā)器。 A A. 自然循環(huán)； B. 強制循環(huán)； C. 膜式8. 蒸發(fā)熱敏性而不易于結(jié)晶的溶液時，宜采用（ ）蒸發(fā)器。 B A. 列文式； B. 膜式； C. 外加熱式； D. 標(biāo)準(zhǔn)式9. 多效蒸發(fā)可以提高加熱蒸汽的經(jīng)濟程度，所以多效蒸發(fā)的操作費用是隨效數(shù)的增加而（ ）。 A A. 減少； B. 增加； C. 不變10. 蒸發(fā)裝置中，效數(shù)越多，溫度差損失（ ）。 B A. 越少； B. 越大； C. 不變11. 采用

3、多效蒸發(fā)的目的是為了提高（ ）。 B A. 完成液的濃度； B. 加熱蒸汽經(jīng)濟程度； C. 生產(chǎn)能力12. 多效蒸發(fā)中，蒸汽消耗量的減少是用增加（ ）換取的。 A A. 傳熱面積； B. 加熱蒸汽壓力； C. 傳熱系數(shù)13. 多效蒸發(fā)中，由于溫度差損失的影響，效數(shù)越多，溫度差損失越大，分配到每效的有效溫度差就（ ）。 A A. 越??； B. 越大； C. 不變14. （ ）加料的多效蒸發(fā)流程的缺點是料液粘度沿流動方向逐效增大，致使后效的傳熱系數(shù)降低。 A A. 并流； B. 逆流； C. 平流15. 對熱敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸發(fā)，宜采用（ ）蒸發(fā)器。 C A. 中央循環(huán)管式； B. 列文式

4、； C. 升膜式二.填空題1. 蒸發(fā)是_濃縮溶液_的單元操作。2. 為了保證蒸發(fā)操作能順利進行，必須不斷的向溶液供給_熱能_，并隨排除氣化出來的_溶劑蒸汽_。3. 蒸發(fā)操作中，造成溫度差損失的原因有： (1) 溶質(zhì)的存在使蒸氣壓下降，沸點升高 , (2) 液柱靜壓強引起 , (3) 管道流體阻力導(dǎo)致 。4. 蒸發(fā)器的主體由_加熱室 _和_蒸發(fā)室_組成。5. 在蒸發(fā)操作中，降低單位蒸氣消耗量的主要方法有：采用多效蒸發(fā),_真空蒸發(fā)_,_加強設(shè)備保溫。6. 蒸發(fā)操作按蒸發(fā)器內(nèi)壓力可分為：_加壓_,_常壓_,_真空_蒸發(fā)。7. 蒸發(fā)操作中，加熱蒸氣放出的熱量主要用于：（1）二次蒸汽氣化所需的潛墊（2）

5、預(yù)熱原料液（3）補償蒸發(fā)器的熱損失。8. 并流加料的多效蒸發(fā)裝置中，各效的蒸發(fā)量略有增加，其原因是料液從前一效進入后一效時有_自蒸發(fā)_。9. 蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度是指_單位傳熱面積上單位時間內(nèi)所蒸發(fā)的水分量。10. 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力是指_單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水分量_。11. 單程型蒸發(fā)器的特點是溶液通過加熱室一次，_不作_循環(huán)流動，且溶液沿加熱管呈_膜狀 流動，故又稱為_液膜式_蒸發(fā)器。12. 降膜式蒸發(fā)器為了使液體在進入加熱管后能有效的成膜，在每根管的頂部裝有_液體分布器_。13. 自然循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)溶液的循環(huán)是由于溶液的_受熱程度不同，而引起的_密度差異所致。14. 標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器內(nèi)溶液的循環(huán)路線是從

6、中央循環(huán)管_下降_，而從其它加熱管_上升 ，其循環(huán)的原因主要是由于溶液的_受熱程度_不同，而引起的_密度差異_所致。三.計算題1、在單效蒸發(fā)器內(nèi)，將10%NaOH水溶液濃縮到25%，分離室絕對壓強為15kPa，求溶液的沸點和溶質(zhì)引起的沸點升高值。解：查附錄：15kPa的飽和蒸氣壓為53.5，汽化熱為2370kJ/kg(1)查附錄5，常壓下25%NaOH溶液的沸點為113所以，a= 113-100=13所以沸點升高值為=f a=0.72913=9.5操作條件下的沸點：t=9.5+53.5=63(2)用杜林直線求解蒸發(fā)室壓力為15kPa時，純水的飽和溫度為53.5，由該值和濃度25%查圖5-7，此

7、條件下溶液的沸點為65因此，用杜林直線計算溶液沸點升高值為=63-53.5=9.52、在單效蒸發(fā)器中用飽和水蒸氣加熱濃縮溶液，加熱蒸氣的用量為2100kgh-1，加熱水蒸氣的溫度為120C，其汽化熱為2205kJkg-1。已知蒸發(fā)器內(nèi)二次蒸氣溫度為81C，由于溶質(zhì)和液柱引起的沸點升高值為9C，飽和蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)為8000Wm-2k-1，沸騰溶液的傳熱膜系數(shù)為3500 Wm-2k-1。求蒸發(fā)器的傳熱面積。忽略換熱器管壁和污垢層熱阻，蒸發(fā)器的熱損失忽略不計。解：熱負(fù)荷 Q=21002205103/3600=1.286106W溶液溫度計t=81+9=90蒸汽溫度T=120 1/K=1/h1+1

8、/h2=1/8000+1/3500K=2435W/m2KS=Q/K(T-t)=1.286106/2435(120-90)=17.6 m23、某效蒸發(fā)器每小時將1000kg的25%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）NaOH水溶液濃縮到50%。已知：加熱蒸氣溫度為120C，進入冷凝器的二次蒸氣溫度為60C，溶質(zhì)和液柱引起的沸點升高值為45C，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為1000 Wm-2k-1。溶液被預(yù)熱到沸點后進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的熱損失和稀釋熱可以忽略，認(rèn)為加熱蒸氣與二次蒸氣的汽化潛熱相等，均為2205kJkg-1。求：蒸發(fā)器的傳熱面積和加熱蒸氣消耗量。解：蒸發(fā)水份量:qmW= qmF (1-x0/x1)=1000(

9、1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s加熱蒸汽消耗量: t1=t0 =0.139kg/s傳熱面積: Q=KS(T-t) 蒸發(fā)器中溶液的沸點溫度：t=60+45=105 4、將8%的NaOH水溶液濃縮到18%，進料量為4540 kg進料溫度為21C，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為2349Wm-2k-1，蒸發(fā)器內(nèi)的壓強為55.6Kpa，加熱蒸汽溫度為110C，求理論上需要加熱蒸氣量和蒸發(fā)器的傳熱面積。已知：8%NaOH的沸點在55.6Kpa時為88C，88C時水的汽化潛熱為2298.6kJkg-1。8%NaOH的比熱容為3.85kJkg-1oC-1，110C水蒸氣的汽化潛熱為2234.4kJkg

10、-1。解：qmw=4540(18/18)=2522kJ/hrt=Tt=109.288=21.2傳熱速率：Q=qmF Cpo(t1t0)+qmwr=4540/36003.85103(8821)+2522/36002298.6103=1936103 WqmD =Q/r=1936103/(2234.4103)=0.87kg/s=3130kg/h5、在一中央循環(huán)管式蒸發(fā)器內(nèi)將濃度為10%（質(zhì)量百分率，下同）的NaOH水溶液濃縮到40%，二次蒸氣壓強為40kPa，二次蒸氣的飽和溫度為75C。已知在操作壓強下蒸發(fā)純水時，其沸點為80C。求溶液的沸點和由于溶液的靜壓強引起的溫度升高的值。10%及40%NaO

11、H水溶液杜林線的斜率及截距如下：濃度（%）斜率截距10401.021.114.53.4解：溶液沸點用40%NaOH水溶液杜林線的數(shù)據(jù)計算：t1+1.11t+1.1180.由溶液靜壓強引起的溫度差損失：80-7556、雙效并流蒸發(fā)系統(tǒng)的進料速率為1th-1，原液濃度為10%，第一效和第二效完成液濃度分別為15%和30%。兩效溶液的沸點分別為108C和95C。當(dāng)溶液從第一效進入第二效由于溫度降產(chǎn)生自蒸發(fā)，求自蒸發(fā)量和自蒸發(fā)量占第二效總蒸發(fā)量的百分?jǐn)?shù)。解：兩效并流蒸發(fā)的流程見圖 qw1qw2x1=0.15qmF=1000kg/hx0=0.195C108Cx2=0.3自蒸發(fā)水分量為:其中 t1=108

12、C， t2=95C，x120%，近似地 cp1=cpw（1-x1）=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kgC)95C時 r2=2270.9kJ/kg所以自蒸發(fā)量為自蒸發(fā)量占第二效總蒸發(fā)量的百分?jǐn)?shù)為7、在三效蒸發(fā)系統(tǒng)中將某水溶液從5%連續(xù)濃縮到40%。進料溫度為90C。用120C的飽和水蒸氣加熱。末效二次蒸氣的溫度為40C。各效的傳熱面積均為140m2。各效的總傳熱系數(shù)分別為： K1=2950Wm-2C-1, K2=2670Wm-2C-1 , K1=2900Wm-2C-1。若忽略溶液中溶質(zhì)和液柱高度引起的沸點升高和蒸發(fā)器的熱損失。求：原料液的流量和加熱蒸氣消耗量。解：（1）初步估算各效

13、的溫差設(shè)t1=19Ct2=21Ct3=40C因為忽略各種溫差損失，故各效的加熱蒸汽溫度及沸點為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)總蒸發(fā)量 (3)估算各效蒸發(fā)量及料液量因為各效溶液的比熱熔均相同，故 （a） (b) (c)代入已知值解得： （d） (e) (f) (g) (h)因此，可解出qmF = 43180kg/hqmw1 = 11634kg/hqmw2 = 1345

14、4kg/hqmw3 = 12740kg/h(4)驗算tCCCC各效溫差與初估溫差相差較大，應(yīng)重新分配（a）分配t取t1=20Ct2=20Ct3=40C （b）估算各效沸點及相應(yīng)的汽化熱T2= t1= T1-t1=120-20=100C r2=r1 =2258kJ/kgT3= t2= T2-t2=100-20=80C r3=r2 =2307.8kJ/kgTK= 40C r3 =2401kJ/kg(c) 計算總蒸發(fā)量按式（a）、（b）及式（c）計算各效蒸發(fā)量代入已知值解得： 因此，可解出qmw1 = 12363kg/hqmw2 = 12780kg/hqmw3 = 12583kg/hqmF = 43

15、240kg/h(d)驗算tCCC與前面所設(shè)的t1=20Ct2=20Ct3=40C很相近，故認(rèn)為該溫差分配合適，所以qmF = 43240kg/h8、用雙效蒸發(fā)器，濃縮濃度為5%（質(zhì)量分率）的水溶液，沸點進料，進料量為2000 kgh-1，經(jīng)第一效濃縮到10%。第一、二效的溶液沸點分別為95C和75C。蒸發(fā)器消耗生蒸汽量為800 kgh-1。各溫度下水蒸氣的汽化潛熱均可取為2280 kJkg-1。忽略熱損失，求蒸發(fā)水量。解： 第一效蒸發(fā)水量：已知：qmD1=800kg/h, r1=r1=2280kJ/kg,qmw1= qmD1=800kg/h第二效蒸發(fā)水量：已知：qmD2= qmw1=800Kg

16、/h,qmF2= qmF - qmw1=2000-800=1200kg/hX02=X1= qmF X0/( qmF - qmw1)=20000.05/(2000-800)=0.033t1=95C t2=70C r2=r2=2280kJ/kgCpo=Cpw(1-X02)=4.187(1-0.0833)=3.84kJ/(kgC) 蒸發(fā)水量qmw = qmw1+ qmw2 =800+840=1640kg/h.9、用三效并流加料的蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮NaOH水溶液，系統(tǒng)對原液的處理量為2.4104kgh-1，求生蒸氣的消耗量和各效蒸發(fā)器的傳熱面積。參數(shù)如下：第一效：生蒸氣壓強：4atm進料：濃度10.6%；溫

17、度，80C；傳熱系數(shù)：K1=1500 Wm-2C-1第二效：傳熱系數(shù)：K2=1000 Wm-2C-1第三效：完成液濃度：30% 傳熱系數(shù)：K3=560 Wm-2C-1末效冷凝器壓強：0.2atm料液比熱容為：3.77kJkg-1oC-1，（設(shè)各效傳熱面積相等）解：（一） 總蒸發(fā)量（二） 估算各效溶液濃度設(shè)各效水分蒸發(fā)量相等，故所以可得同理可得x2 = 0.1865=18.65%x3 = 0.3=30%（三） 估算各效溶液的沸點和有效溫度差1、 蒸汽壓力按等壓分配原則，各效壓降為atm因此，計算得各效蒸汽壓力，并由此查得相應(yīng)二次蒸汽壓力下的參數(shù)，列表于下123二次蒸汽壓力，atm3.41.80.

18、2二次蒸汽溫度，C137.2116.359.7二次蒸汽焓，kJ/kg273427032605二次蒸汽潛熱，kJ/kg2157221623562、 計算各效溫度損失，求有效溫差和各效溶液的沸點由圖5-7查得各效溶液的沸點tA分別為143C、127C、78C，因此可求取各效由于溶液蒸汽壓降低所引起的溫差1=143-137.2=5.8C2=127-116.3=10.7C3=78-59.7=18.3C=5.8+10.7+18.3=34.8C取各效由于液柱高度引起的溫差分別為1=1C2=2C3=5C= 8C管路損失引起的溫度差每一效為1C，因此= 3C因此三效的總溫差損失為 = +=34.8+8+3=4

19、5.8C4atm 的生蒸汽的飽和溫度為T1=151.1C，其潛熱為r1=2115kJ/kg。因此，若無溫差損失，總的傳熱溫差為tT=T1-Tk=151.1-59.7=91.4C除去損失的溫差后，三效蒸發(fā)的有效總溫差為t=tT -=91.4-45.8=45.6C各效的沸點計算于下t1=143+1=144Ct2=127+2=129Ct3=78+5+1=84C(四)生蒸汽消耗量和各效水分蒸發(fā)量以所求得各效溶液的沸點作為初值，求各效的自蒸發(fā)系數(shù) 分母可以用二次蒸汽汽化潛熱簡化計算。同理可求得2=0.00695，3=0.02由于系數(shù)i=0.98-0.07xi， 所以1=0.98-0.07（13.5-10

20、.6）= 0.962同理可求得2=0.9463=0.896由式（5-19a）忽略蒸汽汽化潛熱的差別，代入已知量所以 （a）所以 （b） （c）由總蒸發(fā)量與各效蒸發(fā)量之間的關(guān)系 （d）聯(lián)合求解式（a）、(b)、 (c)和 (d)得到生蒸汽消耗量qmD1=7840kg/h各效蒸發(fā)量分別為qmw1=4920kg/hqmw2=5125kg/hqmw3=5485kg/h(五)各效傳熱量及溫差計算不取額外蒸汽qmD2= qmw1=4920kg/h, qmD3= qmw2=5125kg/h因此各效的傳熱量為Q1= qmD1 r1=78402115=1.65107W同理可求得Q2= 2.94106WQ3= 3.14106W各效傳熱系數(shù)分別為1500、1000、560W/m2C，因此已知總的有效溫差t=45.6C，當(dāng)各效傳熱面積相同時，各效分配到的溫差為同理可算得t2=11.5Ct3=22C(六)復(fù)核及結(jié)