化工原理第2版第六章蒸发习题答案

四。计算问题1.使用标准蒸发器将10% NaOH水溶液浓缩到25%(质量分数)。蒸发室的工作压力为50 kPa，在工作条件下，寻找溶液的沸点增加和沸点。解决方案：溶液的沸点升高和沸点都是按完成额计算的。与水有关的资料如下压力p /kPa温度t/c汽化热r/(kjkg-1)101.31005081.22304.5101.3 kPa至25%NaOH溶液的沸点为113.07 。大气压下溶液的沸点a=(113.07100)c=13.07 c在50 kPa中，可以通过两种方法计算溶液沸点的升高。(1)使用都柏林规则道林线图的水平标记81.2 与垂直线相交，形成25%的杜林线，然后在此点上，坐标温度为93 ，这是溶液在50kPa的沸点tA。d=(9381.2)c=11.8c(2)利用表达式6-17经验公式进行估计0.0162D=f D=(81.2 273)2C=11.5 ca2304.513.07溶液的沸点提高到11.8 ，50kPa以下的沸点为93 。两种方法的计算结果没有太大区别。2.利用连续运行的真空蒸发器，将固体质量分数为4.0%的番茄汁浓缩到30%，加热管内液热的深度为2.0 m，冷凝器的工作压力为8 kPa，溶液平均密度为1 160 kg/m3，在大气压下熔化质量存在引起的沸点增加da=1 ，测试溶液的沸点tB。解决方案：在8 kPa压力下，相应的二次蒸汽温度为41.3 ，水的汽化热为2497 kJ/kg。从冷凝器到蒸发室的温差损失D=1.5。溶质引起的沸点会增加大气压数据。即d=1 。溶液的沸点是bT=41.3 d=41.3 1.5 d=43.8 dd计算如下：P=p rLgM2相当于43.8 的压力p=9.25 kPaP=9.25 1160 2.0 9.81kPa=20.63 kPam1000 2相当于Pm的溶液沸点为tB=60.7，即TB=60.7 3.将NaOH水溶液从连续运行的单效蒸发器浓缩到45%(质量分数)，原料液量为1 000 kg/h。蒸发室的工作绝对压力为50 kPa(对应的饱和温度为81.2)，并被加热室内溶液的平均沸点为115，加热蒸汽压力为0.3 MPa(133.3)，蒸发器的热损失为12千瓦。(1)尝试水分蒸发。(2)在60 和115 两种供应温度下加热蒸汽消耗和单位蒸汽消耗。解决方法：(1)水分蒸发W=F (1- x0)=1000 (1- 0.10)Kg/h=777.8 kg/h1x0.45(2)加热蒸汽消耗和单位蒸汽消耗用焓浓度图计算。10%NaOH水溶液60 的焓220 kJ/kg，115 的焓440 kJ/kg；45% NaOH水溶液115 焓545 kj/kg；115水蒸气的焓为2702.5kJ/kg，0.3 MPa下r=2168.1 kJ/kg。在60 供应时D=wh (f-w) h1-fhbqlr=777 . 8 2702 . 5(1000-777 . 8)545-1000 220 3600 12Kg/h=943.9 kg/h2168.1E=D=943.9=1.214W777.8供应115时d=777.8 2702.5(1000-777.8)545-1000 440 3600 12千克/h=842.4千克/hE=842.4=1.083777.82168.1显然，d和e值随供应温度的增加而减少。4.在单效蒸发装置中，用四分之一的二次蒸汽预热原料液。原料液的流速为1 000kg/h，温度从20 上升到70 ，比热c0=3.96 kj/(kg)。完成的液体的组成为0.28(质量分数，如下)。已知溶液的沸点为98 ，蒸发室内的二次蒸汽温度为91 ，加热蒸汽温度为125 。无视蒸发装置的热损失。(1)寻找传热的有效温差和温差损失。(2)原料液的成分x0；(3)加热蒸汽消耗和经济。解决方案：(1)有效温差和温差损失DTM=t-t1=(125-98)c=27cD=t1-t=(98-91) c=7 c(2)液体成分91 时蒸汽的冷凝热r=2281.6 kJ/kgfc p 0(t-t 0)=1000 3.96(70-20)kj h=1.98 105 kj hW=4 198000千克/h=347.1千克/h2281.6W=F (1-x0)=1000 (1-X1X0=0.1828X00.28)kg/h=347.1 kg/h(3)加热蒸汽消耗和经济98 和125 的相变列分别为2263.4kJ/kg和2191.8kJ/kgd=wrf CP 0(t1-t)QL=347.1 2263.4 10003.96(98-70)kg/h=409.0kg/hE=Wdr=347.1=0.8486409.02191.85.在单效果真空蒸发器中，将牛奶从15%浓缩到50%(质量分数)，原料液流速为F=1500Kg/h，平均比热容c0=3.90 kj/(kg)，供给温度30。工作压力下溶液的沸点65，加热蒸汽压力为105 Pa(表压力)。区域大气压力为101.3 kPa。蒸发器的总传热系数K0=1160w/(m2)，热损失为8 kW。(1)找到产品流程。(2)加热蒸汽消耗；(3)蒸发器的传热面积。解决方案：(1)产品流程w=f(1-x0)=1500(1-0.15)kg/h=1050kg/hX1L=F -W=0.50-(1- x0)=1500 15公斤/h=450公斤/hF 1X150(2)在65 下进制的汽化热为r=2343.4 kJ/kg如果在201.3 kPa时忽略蒸汽冷凝热r=2204.5kJ/kg，t=120.3 时牛奶的稀释热d=wr FCP 0(t1-t0)QL=1050 2343.4 1500 3.90(65-30)3600 8千克/hr=1222千克/h2204.5E=1222=1.1641050(3)蒸发器的传热面积q=1500 3.90(65-30)1050 2343.4kj/h=2.66510 kj/h=740 kwDtm=t-TB=(120.3-65) c=55.3 cS0=Kq0 Dtm=740103 1160 55.3M2=11.54 m2双效应及流动蒸发装置中富集盐的水溶液。已知条件为1效率，浓缩液组合物为x11(质量分数，脉动)，流速