05化工原理第五章习题答案.pdf

5 1 在葡萄糖水溶液浓缩过程中 每小时的加料量为kg3000 浓度由 15 质量 浓缩到 70 质量 试求每小时蒸发水量和完成液量 答 1 hkg2357 1 h43kg6 解 蒸发水量 10 hkg2357 70 0 15 0 1 3000 1 x x FW 完成液量 1 hkg64323573000 WF 5 2 固体 NaOH 的比热容为 11 KkgkJ31 1 试分别估算 NaOH 水溶液浓度为 10 和 25 时的比热 答 11 KkgkJ77 3 11 Kkg 47kJ3 解 10浓度的NaOH溶液 11 KkgkJ77 3 1 01 183 4 1 xcc w 25浓度的NaOH溶液 11 KkgkJ47 3 25 0 31 1 25 0 1 183 4 1 xcxcc w质 5 3 已知单效常压蒸发器每小时处理kg2000NaOH 水溶液 溶液浓度由 15 质量 浓缩到 25 质量 加热蒸汽压力为92kPa3 绝压 冷凝温度下排出 分别按 20 加 料和沸点加料 溶液的沸点为 113 求此两种情况下的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗 量 假设蒸发器的热损失可以忽略不计 答 1 hkg1160 45 1 1 h50 9kg8 06 1 解 蒸发水量 1 1 0 hkg800 25 0 15 0 1 2000 1 x x FW 92kPa3时蒸气的潜热 1 kgkJ2132 r NaOH溶液的比热 11 KkgkJ56 3 15 0 1 183 4 1 xcc w 原料于C20 加入二次蒸气的焓 1 kgkJ2670 1 hkg1160 2132 2056 3 2000267080011356 3 8002000 D 45 1 800 1160 W D 沸点加料 1 hkg9 850 2132 11356 3 2000267080011356 3 8002000 D 06 1 800 9 850 W D 5 4 传热面积为 52m2的蒸发器 在常压下每小时蒸发 2500kg 浓度为 7 质量 的 某种水溶液 原料液的温度为 95 常压下的沸点为 103 完成液的浓度为 45 质量 加热蒸汽表压力为96kPa1 热损失为 110000W 试估算蒸发器的总传热系数 答 12 KmW936 解 查得96kPa1时水蒸气饱和温度为C9 132 atm1时水蒸气的潜热为 1 kgkJ2258 1 1 0 hkg2111 45 0 07 0 1 2500 1 x x FW 11 KkgkJ894 3 07 0 1 183 4 1 xcc w 由传热方程及热量衡算式得 损 QWttFcttKA r 0112 110000102258 3600 2111 95103 10894 3 3600 2500 1039 132 52 33 K 解得 12 KmW936 K 5 5 已知 25 质量 的 NaCl 水溶液在kPa3 101压力下的沸点为 107 在9 6kPa1 绝对压力下的沸点为 65 8 试利用杜林规则计算此溶液在9kPa4绝对压力下的沸点 答 C48 87 解 由K tt tt WW AA 常压下水的沸点为C100 查表得 9 6kPa1下水的沸点为C7 59 9kPa4下水的沸点为C9 80 022 1 1007 59 1078 65 K 022 1 1009 80 107 K tA 解得 C48 87 A t 5 6 试计算浓度为 30 质量 的 NaOH 水溶液 在 450mmHg 绝压 下由于溶液 的蒸汽压降低所引起的温度差损失 答 C5 19 解 查表得 mmHg450下蒸气饱和温度为C5 85 NaOH 30溶液的沸点为C105 因溶液沸点升高引起的温度损失 即由蒸气压降低引起的温度损失 C5 195 85105 5 7 某单效蒸发器的液面高度为 2m 溶液的密度为 3 mkg1250 试通过计算比较在 下列操作条件下 因液层静压力所引起的温度差损失 操作压力为常压 操作压力为 330mmHg 绝压 答 C8 2 C9 5 解 液层 2 gL ppm 二次蒸气压力为常压时 Pa10136 1 2 28 91250 10013 1 55 m p 常压下水的沸点为C100 在 m p压力下水的沸点为C8 102 因液层静压力引起的温度损失C8 21008 102 pp tt m 二次蒸气压力为mmHg330时 Pa10625 5 2 28 91250 10013 1 760 330 45 m p mmHg330下水的沸点为C4 78 在 m p压力下水的沸点为C3 84 因液层静压力引起的温度损失C9 54 783 84 pp tt m 5 8 用单效蒸发器浓缩 CaCl2水溶液 操作压力为 2 mkN3 101 已知蒸发器中 CaCl2 溶液的浓度为 40 83 质量 其密度为 3 m340kg1 若蒸发时的液面高度为 1m 试求 此时溶液的沸点 答 C122 解 蒸发器中平均静压力差 Pa6572 2 18 91340 2 gL p 常压下C100 p T Pa1008 1 657210013 1 55 p C102 p T C2100102 pp TT 查表得 2 CaCl 83 40溶液C20 atm1下 C122202100 t 5 9 在单效蒸发器中 每小时将 5000kg 的 NaOH 水溶液从 10 质量 浓缩到 30 质量 原料液温度 50 蒸发室的真空度为 500mmHg 加热蒸汽的表压为kPa23 39 蒸发器的传热系数为 12 KmW2000 热损失为加热蒸汽放热量的 5 不计液柱静压力 引起的温度差损失 试求蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量 当地大气压力为01 3kPa1 答 2 m25 71 1 h960kg3 解 1 1 0 hkg3333 3 0 1 0 1 5000 1 x x FW 真空度mmHg500 绝对压力为34655PammHg260500760 查表得 在34655Pa下水的沸点为C5 70 溶液的沸点为C92 溶液比热 11 KkgkJ77 3 1 01 183 4 1 xcc w C5 70 时蒸气的焓为 1 kgkJ2621 3472624 3600 3333 509277 3 3600 5000 95 0 Q W10451 2 6 Q 在kPa53 0 41下饱和蒸气的温度为C2 109 传热面积 2 3 m25 71 922 1092000 102451 A 加热蒸气耗量 11 3 6 hkg3960skg10 1 102234 10451 2 D 5 10 用单效蒸发器处理 NaNO3溶液 溶液浓度为 5 质量 浓缩到 25 质量 蒸发室压力为 300mmHg 绝压 加热蒸汽为9 2kPa3 表压 总传热系数为 12 KmW2170 加料温度为 40 原料液比热容为 11 Kkg 77kJ3 热损失为蒸发 器传热量的 5 不计液柱静压力影响 求每小时得浓溶液 2 吨所需蒸发器的传热面积及加 热蒸汽消耗量 答 2 8 0m8 1 hkg4549 解 蒸发室压力40kPammHg300 P 查表得 40kPa下水蒸气的饱和温度为C75 1 kgkJ2312 r 3 NaNO 25溶液在常压下沸点上升为C46 3 在kPa5 041下饱和蒸气的温度为C2 109 溶液的沸点C46 7846 375 t 蒸发器的传热量 95 0 21rp WttFcQ 95 0 23122000100004046 7877 3 5 25 2000 Q W1086 5 hkJ1011 2 617 传热面积 2 6 m0 88 46 782 1092170 1086 5 A 加热蒸气耗量 1 7 hkg9445 2234 1011 2 D 5 11 在一单效蒸发器中与大气压下蒸发某种水溶液 原料液在沸点 105 下加入蒸发 器中 若加热蒸汽压力为kPa245 绝压 时 蒸发器的生产能力为 1 hkg1200 以原料 液计 当加热蒸汽改为43 2kPa3 绝压 时 试求其生产能力 假设总传热系数和完成 液浓度均不变化 热损失可以忽略 答 1 h860kg1 解 查表得 kPa245下蒸气饱和温度为C25 126 43 2kPa3下蒸气饱和温度为C9 137 由传热方程 列出下列比例式 646 0 1059 137 10525 126 b a b a tTKA tT