新版化工原理习题答案(06)第六章 蒸发VIP

第六章蒸发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)101.3 10050 81.2 2304.5101.3 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。=(9381.2)c=11.8c(2)利用表达式6-17经验公式进行估计=c=11.5 c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.用连续工作的真空蒸发器将固体质量分数4.0%的番茄汁浓缩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，大气压下溶质存在的沸点增加=1 ，测试溶液沸点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。将冷凝器带到蒸发室的温差损失=1.5。溶质引起的沸点会增加大气压数据。也就是说=1 。溶液的沸点是计算如下：相当于43.8 的压力=9.25 kPaKPa=20.63 kPa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。蒸发室运行的绝对压力为50 kPa(其饱和温度为81.2)，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 kW。(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Kg/h=777.8 kg/h(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=kg/h=943.9 kg/h供应115时Kg/h=842.4kg/h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c=27cc=7c(2)液体成分蒸汽在91 时的冷凝热kJ/kgKg/h=347.1 kg/hKg/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/kg=kg/h5.在单效真空蒸发器中，将牛奶从15%浓缩到50%(质量分数)，原料液流动为F=1500 kg/h，平均比热容c0=3.90 kj/(kg)，供给温度为30 。工作压力下，溶液的沸点为65 ，加热蒸汽压力为105 Pa(表压)。区域大气压力为101.3 kPa。蒸发器总传热系数k0=1160w/(m2)的热损失为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Kg/h=1050 kg/hKg/h=450 kg/h(2)在65 下进制的汽化热为=2343.4 kJ/kg201.3 kPa的蒸汽冷凝热r=2204.5kJ/kg，t=120.3c如果无视牛奶的稀释热量=kg/h=1222千克/h(3)蒸发器的传热面积Kj/h=2.66510kj/h=740kwC=55.3 cM2=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，浓缩液的成分为x1(质量分数，小于等于)，流速为L1=500 kg/h，溶液沸点为105c(即二次蒸汽温度)，此温度为水的汽化热=2 245.4 kJ/kg，材料的平均值2效率，完成的液体为32%，溶液沸点为90 ，在此温度下下水的汽化热=2283.1 kJ/kg。忽略溶液沸点升高、稀释热和蒸发装置的热损失。计算原料液体处理f及其组成。解决方案：kg/h=250 kg/hKg/h=234.6 kg/hKg/h=734.6 kg/hKg/h解释为X0=0.1089在3效应和流动蒸发装置中浓缩糖溶液。沸点升高和蒸发器的热损失可以忽略。饱和温度130 的第一次蒸汽压力p0=270.3 kPa，第三次溶液的沸点t3=55 (p3=15.74 k Pa)。每个效果的总传热系数为k0、1=2600w/(m2)、k0、2=2000w/(m2)、k0、3=1400w/(m2)。各效应蒸发器的传热面积相同。尝试将每个效果溶液的沸点估计为以下两个简化：(1)每种效果均传递热量。(2)角度