蒸發(fā)習(xí)題及答案

1、文檔編碼 : CZ8O3W8J4P8 HI7X8D10K3F8 ZB1P3Y4U3G2蒸發(fā)習(xí)題及答案1. 蒸發(fā)操作中,從溶液中汽化出來(lái)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(diǎn)（）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,如使溶液在（溫度差；A ）下沸騰蒸發(fā),可降低溶液沸點(diǎn)而增大蒸發(fā)器的有效A. 減壓；B. 常壓；C. 加壓） 1kg 的加熱蒸汽；C 4. 在單效蒸發(fā)中,從溶液中蒸發(fā)1kg 水,通常都需要（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(diǎn)

2、之差；C. 溫度差缺失B. 加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差；6. 提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)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. 中心循環(huán)管式蒸發(fā)器屬于（）蒸發(fā)器；A A. 自然循環(huán)；B. 強(qiáng)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(shí),宜接受（）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(jì)程度,所以多效蒸發(fā)的操作費(fèi)用是隨效數(shù)的增加而（）； A A. 削減；B. 增加；C. 不變10. 蒸發(fā)裝置中,效數(shù)越多,溫度差缺失（）； B A. 越少；B. 越大；C. 不變11. 接

3、受多效蒸發(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(jì)程度；C. 生產(chǎn)才能12. 多效蒸發(fā)中,蒸汽消耗量的削減是用增加（）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,由于溫度差缺失的影響,效數(shù)越多,溫度差缺失越大,支配到每效的有效溫度差就（）； A A. 越小；B. 越大；C. 不變14. （）加料的多效蒸發(fā)流程的缺點(diǎn)是料液粘度沿流淌方向逐效增大,致使后效的傳熱系數(shù)降低；A A. 并流；B. 逆流；C. 平流15. 對(duì)熱敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸發(fā),宜接受（）蒸發(fā)器；C A. 中心循環(huán)管式；B. 列文式；C. 升膜式二.填空題1. 2

4、. 3. 4. 5. 6. 7. 蒸發(fā)是 _濃縮溶液 _的單元操作；為了保證蒸發(fā)操作能順當(dāng)進(jìn)行,必需不斷的向溶液供應(yīng)_熱能 _,并隨排除氣化出來(lái)的_溶劑蒸汽 _；蒸發(fā)操作中,造成溫度差缺失的緣由有：1 溶質(zhì)的存在使蒸氣壓下降,沸點(diǎn)上升, 2 液柱靜壓強(qiáng)引起, 3 管道流體阻力導(dǎo)致；蒸發(fā)器的主體由_加熱室_和_蒸發(fā)室 _組成；在蒸發(fā)操作中,降低單位蒸氣消耗量的主要方法有：接受多效蒸發(fā),_真空蒸發(fā) _,_加強(qiáng)設(shè)備保溫；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)；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）預(yù)熱原料液（ 3）補(bǔ)償蒸發(fā)器的熱缺失；

5、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,其緣由是料液從前一效進(jìn)入后一效時(shí)有 _自蒸發(fā) _；9. 蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度是指 _單位傳熱面積上單位時(shí)間內(nèi)所蒸發(fā)的水重量；10. 蒸發(fā)器的生產(chǎn)才能是指 _單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水重量 _；11. 單程型蒸發(fā)器的特點(diǎn)是溶液通過(guò)加熱室一次,_不作 _循環(huán)流淌,且溶液沿加熱管呈 _膜狀 流淌,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(jìn)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)路線是從中心循環(huán)管

6、 _下降 _,而從其它加熱管 _上升 ,其循環(huán)的緣由主要是由于溶液的 _受熱程度 _不同,而引起的 _密度差異 _所致；三.運(yùn)算題1、在單效蒸發(fā)器內(nèi),將10%NaOH 水溶液濃縮到25%,分別室確定壓強(qiáng)為15kPa,求溶液的沸點(diǎn)和溶質(zhì)引起的沸點(diǎn)上升值；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(diǎn)為 113所以, a= 113-100=132 2T 53 . 5 273f 0 . 0162 0 . 0162 0 . 729r 2370所以沸點(diǎn)上升值為 =f a=0.729 13=9.5操作條件下的沸點(diǎn)：t=9.

7、5+53.5=63 2用杜林直線求解蒸發(fā)室壓力為15kPa 時(shí),純水的飽和溫度為53.5,由該值和濃度25%查圖 5-7,此條件下溶液的沸點(diǎn)為65因此,用杜林直線運(yùn)算溶液沸點(diǎn)上升值為 =63-53.5=9.5 2、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 2100kg.h-1,加熱水蒸氣的溫度為 120o C,其汽化熱為 2205kJ.kg-1；已知蒸發(fā)器內(nèi)二次蒸氣溫度為 81o C,由于溶質(zhì)和液柱引起的沸點(diǎn)上升值為 9oC,飽和蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)為 8000W .m-2k-1,沸騰溶液的傳熱膜系數(shù)為 3500 W .m-2k-1；求蒸發(fā)器的傳熱面積；忽視換熱器管壁和污垢層熱

8、阻,蒸發(fā)器的熱缺失忽視不計(jì)；解：熱負(fù)荷Q=2100 2205 103/3600=1.286 106 W 溶液溫度計(jì)t=81+9=90 蒸汽溫度 T=120 1/K=1/h 1+1/h2=1/8000+1/3500 K=2435W/m 2K S=Q/KT-t=1.28610 6/2435120-90=17.6 m2 NaOH 水溶液濃縮到50%；已3、某效蒸發(fā)器每小時(shí)將1000kg 的 25%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù),下同）知：加熱蒸氣溫度為 120oC,進(jìn)入冷凝器的二次蒸氣溫度為沸點(diǎn)上升值為 45o C,蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為 1000 W.m-2k60oC,溶質(zhì)和液柱引起的-1；溶液被預(yù)熱到沸點(diǎn)后進(jìn)入蒸發(fā)

9、器,蒸發(fā)器的熱缺失和稀釋熱可以忽視,認(rèn)為加熱蒸氣與二次蒸氣的汽化潛熱相等,均為 2205kJ.kg-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-x 0/x1=1000 1-25/50=500Kg/h=0.139Kg/s加熱蒸汽消耗量 : q mF c p 0 t 1 t 0 q mW rq mDRt 1=t 0q mD q mw rR =0.139kg/s 傳熱面積 : Q=KST-t 蒸發(fā)器中溶液的沸點(diǎn)溫度：t=60+45=105 3Q 0 . 139 2205 10 2S 20 . 4 mK T t 1000 120 1054、將 8%的 NaOH 水

10、溶液濃縮到 18%,進(jìn)料量為 4540 kg 進(jìn)料溫度為 21o C,蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為 2349W.m-2k-1,蒸發(fā)器內(nèi)的壓強(qiáng)為 55.6Kpa ,加熱蒸汽溫度為 110oC,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(diǎn)在 55.6Kpa 時(shí)為 88oC,88o C 時(shí)水的汽化潛熱為 2298.6 kJ.kg-1；8%NaOH 的比熱容為 3.85kJ.kg-1oC-1,110o C 水蒸氣的汽化潛熱為 2234.4 kJ.kg-1；解：qmw=45401 8/18=2522kJ/h t=T t=109.2 88=21.2 傳熱速率：Q= qmF Cpot 1t0

11、+qmwr=4540/3600 3.85 10 3 88 21+2522/3600 2298.6 10 3=1936 10 3 W 3Q 1936 10 2S 38 . 9 mK t 2349 21 . 2qmD =Q/r =1936 10 3/2234.4 10 3=0.87kg/s=3130kg/h 5、在一中心循環(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(qiáng)為 40kPa,二次蒸氣的飽和溫度為 75oC；已知在操作壓強(qiáng)下蒸發(fā)純水時(shí),其沸點(diǎn)為 80oC；求溶液的沸點(diǎn)和由于溶液的靜壓強(qiáng)引起的溫度上升的值；10%及 40%NaOH 水溶液杜林線

12、的斜率及截距如下：濃度（ %）斜率截距10 1.02 4.5 40 1.11 3.4 解：溶液沸點(diǎn)用 40%NaOH水溶液杜林線的數(shù)據(jù)運(yùn)算：t1 +1.11t +1.1180 .由溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差缺失：tw T80-7556、雙效并流蒸發(fā)系統(tǒng)的進(jìn)料速率為 1t.h-1,原液濃度為 10%,第一效和其次效完成液濃度分別為 15%和 30%；兩效溶液的沸點(diǎn)分別為 108oC 和 95oC；當(dāng)溶液從第一效進(jìn)入其次效由于溫度降產(chǎn)生自蒸發(fā),求自蒸發(fā)量和自蒸發(fā)量占其次效總蒸發(fā)量的百分?jǐn)?shù)；解：兩效并流蒸發(fā)的流程見(jiàn)圖qw1 qw2qmF=1000kg/h x 0=0.1 108.C95.Cx2=0.3

13、x 1=0.15 qmw 1qmF1x 0100010 1.333 3. kg/h59 kg/hx 10 . 15qmw2qmFqmw 11x 1 1000333 3. 10 . 15333 . 4 kg/hx2.03自蒸發(fā)水重量為: qm wqmFq mw1cp 1 t1t2r 2其中t1=108.C, t2=95.C,x 120%,近似地cp1=c pw（1-x1）=4.1871-0.15=3.56kJ/kg.C95.C時(shí)r.2=2270.9kJ/kg 所以自蒸發(fā)量為qm wqmFq mw 1cp1 t1t2 1000333 3. 3 . 56 10895 13 .r 22270 . 9自

14、蒸發(fā)量占其次效總蒸發(fā)量的百分?jǐn)?shù)為q m w 100 % 13 . 59100 % 40 . 8 %q mw 2 333 4.7、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(jìn)料溫度為 90o C；用 120oC 的飽和水蒸氣加熱；末效二次蒸氣的溫度為 40oC；各效的傳熱面積均為 140m 2；各效的總傳熱系數(shù)分別為：K 1=2950W .m-2.oC-1, K 2=2670W .m-2.oC-1 , K 1=2900W .m-2.o C-1；如忽視溶液中溶質(zhì)和液柱高度引起的沸點(diǎn)上升和蒸發(fā)器的熱缺失；求：原料液的流量和加熱蒸氣消耗量；解：（1）初步估算各效的溫差設(shè) t1=19.C t

15、2=21.C t3=40.C由于忽視各種溫差缺失,故各效的加熱蒸汽溫度及沸點(diǎn)為T1=120.C 10 . 05r1=2205kJ/kg T2= t1= T 1- t1=120-19=101.C r2=r.1 =2257kJ/kg T3= t2= T 2- t2=101-21=80.C r3=r.2 =2307kJ/kg TK= t3= 40.C r.3 =2401kJ/kg 2總蒸發(fā)量.0875 qmFq mwqmF1x 0qmFx 24.03估算各效蒸發(fā)量及料液量 由于各效溶液的比熱熔均相同,故Q 1K1St1qmw 1r1qmFcpt1t0（a）3 . 55 q mw 1Q2K2St2qm

16、w2r2qmFqmw 1cpt2t1b Q3K3St3qmw 3r3q mFqmw 1qmw2cpt3t2c 代入已知值140192257qmw 1qwF42. 1019029503600100026703600140212307qmw2qwFq mw 142.80101 100013603600140402401 qmw3qwFqmw 1qmw24 .2 40801000 解得：qmF61150048.85qmw 1（d）qmw2356281 .906qmw 1e qmw351713.53 . 35qmw 1f qmwqmw 1qmw2q mw3qmw 1 35628.1 906q mw 1

17、51713 . 5g qmw0 . 875 qmF.0875 61150048 .85 qmw 1h 因此,可解出qmF = 43180kg/h qmw1 = 11634kg/h qmw2 = 13454kg/h qmw3 = 12740kg/h 4驗(yàn)算 tQ 1qmw 1r1qmFcpt1t011634225743180/4 .2 1019028252850kJ/hQ2qmD2r2qmw 1r211634225726257940kJhQ3qmD3r3qmw2r313454230731038380kJ/hQ 1282528502660K1295036001000Q2262579402732K2

18、267036001000Q 3 310383806340K 3 1360 36001000Q2660 2732 6340 11732Kt T 1 T K 120 40 80 .CQ 1K 1 2660t 1 t 80 18 . 1Q 11732K .CQ 2K 2 2732t 2 t 80 18 . 63Q 11732K .CQ 3K 3 6340t 3 t 80 43 . 3Q 11732K .C各效溫差與初估溫差相差較大,應(yīng)重新支配（a）支配 t取 t1=20.C t2=20.C t3=40.C（b）估算各效沸點(diǎn)及相應(yīng)的汽化熱T2= t1= T 1- t1=120-20=100.C T3=

19、 t2= T 2- t2=100-20=80.C TK= 40.C r2=r.1 =2258kJ/kg r3=r.2 =2307.8kJ/kg r.3 =2401kJ/kg c 運(yùn)算總蒸發(fā)量按式（ a）、（b）及式（ c）運(yùn)算各效蒸發(fā)量代入已知值29503600140202258qmw1qwF4.2 100901003. 693 qmw 1100026703600140202307.8 qmw2qwFqmw 14.280100013603600140402401 qmw3qwFqmw 1qmw24 .2 40801000 解得：qmF70800053.7qmw 1374321. 9946 qmw 158339 4.qmw2374321 .994qmw 1qmw358339.43 .693q mw 1qmwqmw