蒸发习题及答案

1、文档编码 : CZ8O3W8J4P8 HI7X8D10K3F8 ZB1P3Y4U3G2蒸发习题及答案1. 蒸发操作中,从溶液中汽化出来的蒸汽,常称为（）； B A. 生蒸汽；B. 二次蒸汽；C. 额外蒸汽2. 蒸发室内溶液的沸点（）二次蒸汽的温度；B A. 等于；B. 高于；C. 低于3. 在蒸发操作中,如使溶液在（温度差；A ）下沸腾蒸发,可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效A. 减压；B. 常压；C. 加压） 1kg 的加热蒸汽；C 4. 在单效蒸发中,从溶液中蒸发1kg 水,通常都需要（A. 等于；B. 小于；C. 不少于5. 蒸发器的有效温度差是指（）； A A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点

2、之差；C. 温度差缺失B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）； C A. 传热温度差；B. 加热蒸汽压力；C. 传热系数；D. 传热面积；7. 中心循环管式蒸发器属于（）蒸发器；A A. 自然循环；B. 强制循环；C. 膜式8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时,宜接受（）蒸发器；B A. 列文式；B. 膜式；C. 外加热式；D. 标准式9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度,所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而（）； A A. 削减；B. 增加；C. 不变10. 蒸发装置中,效数越多,温度差缺失（）； B A. 越少；B. 越大；C. 不变11. 接

3、受多效蒸发的目的是为了提高（）； B A. 完成液的浓度；B. 加热蒸汽经济程度；C. 生产才能12. 多效蒸发中,蒸汽消耗量的削减是用增加（）换取的；A A. 传热面积；B. 加热蒸汽压力；C. 传热系数13. 多效蒸发中,由于温度差缺失的影响,效数越多,温度差缺失越大,支配到每效的有效温度差就（）； A A. 越小；B. 越大；C. 不变14. （）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流淌方向逐效增大,致使后效的传热系数降低；A A. 并流；B. 逆流；C. 平流15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发,宜接受（）蒸发器；C A. 中心循环管式；B. 列文式；C. 升膜式二.填空题1. 2

4、. 3. 4. 5. 6. 7. 蒸发是 _浓缩溶液 _的单元操作；为了保证蒸发操作能顺当进行,必需不断的向溶液供应_热能 _,并随排除气化出来的_溶剂蒸汽 _；蒸发操作中,造成温度差缺失的缘由有：1 溶质的存在使蒸气压下降,沸点上升, 2 液柱静压强引起, 3 管道流体阻力导致；蒸发器的主体由_加热室_和_蒸发室 _组成；在蒸发操作中,降低单位蒸气消耗量的主要方法有：接受多效蒸发,_真空蒸发 _,_加强设备保温；蒸发操作按蒸发器内压力可分为：_加压 _,_常压 _,_真空 _蒸发；蒸发操作中,加热蒸气放出的热量主要用于：（1）二次蒸汽气化所需的潜垫（2）预热原料液（ 3）补偿蒸发器的热缺失；

5、8. 并流加料的多效蒸发装置中,各效的蒸发量略有增加,其缘由是料液从前一效进入后一效时有 _自蒸发 _；9. 蒸发器的生产强度是指 _单位传热面积上单位时间内所蒸发的水重量；10. 蒸发器的生产才能是指 _单位时间内蒸发的水重量 _；11. 单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次,_不作 _循环流淌,且溶液沿加热管呈 _膜状 流淌,故又称为 _液膜式 _蒸发器；12. 降膜式蒸发器为了使液体在进入加热管后能有效的成膜,在每根管的顶部装有 _液体分布器 _；13. 自然循环蒸发器内溶液的循环是由于溶液的 _受热程度不同,而引起的 _密度差异所致；14. 标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中心循环管

6、 _下降 _,而从其它加热管 _上升 ,其循环的缘由主要是由于溶液的 _受热程度 _不同,而引起的 _密度差异 _所致；三.运算题1、在单效蒸发器内,将10%NaOH 水溶液浓缩到25%,分别室确定压强为15kPa,求溶液的沸点和溶质引起的沸点上升值；解：查附录： 15kPa 的饱和蒸气压为 53.5,汽化热为 2370kJ/kg 1查附录 5,常压下 25%NaOH 溶液的沸点为 113所以, a= 113-100=132 2T 53 . 5 273f 0 . 0162 0 . 0162 0 . 729r 2370所以沸点上升值为 =f a=0.729 13=9.5操作条件下的沸点：t=9.

7、5+53.5=63 2用杜林直线求解蒸发室压力为15kPa 时,纯水的饱和温度为53.5,由该值和浓度25%查图 5-7,此条件下溶液的沸点为65因此,用杜林直线运算溶液沸点上升值为 =63-53.5=9.5 2、在单效蒸发器中用饱和水蒸气加热浓缩溶液,加热蒸气的用量为 2100kg.h-1,加热水蒸气的温度为 120o C,其汽化热为 2205kJ.kg-1；已知蒸发器内二次蒸气温度为 81o C,由于溶质和液柱引起的沸点上升值为 9oC,饱和蒸气冷凝的传热膜系数为 8000W .m-2k-1,沸腾溶液的传热膜系数为 3500 W .m-2k-1；求蒸发器的传热面积；忽视换热器管壁和污垢层热

8、阻,蒸发器的热缺失忽视不计；解：热负荷Q=2100 2205 103/3600=1.286 106 W 溶液温度计t=81+9=90 蒸汽温度 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 水溶液浓缩到50%；已3、某效蒸发器每小时将1000kg 的 25%（质量百分数,下同）知：加热蒸气温度为 120oC,进入冷凝器的二次蒸气温度为沸点上升值为 45o C,蒸发器的总传热系数为 1000 W.m-2k60oC,溶质和液柱引起的-1；溶液被预热到沸点后进入蒸发

9、器,蒸发器的热缺失和稀释热可以忽视,认为加热蒸气与二次蒸气的汽化潜热相等,均为 2205kJ.kg-1；求：蒸发器的传热面积和加热蒸气消耗量；解：蒸发水份量 :qmW= qmF 1-x 0/x1=1000 1-25/50=500Kg/h=0.139Kg/s加热蒸汽消耗量 : q mF c p 0 t 1 t 0 q mW rq mDRt 1=t 0q mD q mw rR =0.139kg/s 传热面积 : Q=KST-t 蒸发器中溶液的沸点温度：t=60+45=105 3Q 0 . 139 2205 10 2S 20 . 4 mK T t 1000 120 1054、将 8%的 NaOH 水

10、溶液浓缩到 18%,进料量为 4540 kg 进料温度为 21o C,蒸发器的传热系数为 2349W.m-2k-1,蒸发器内的压强为 55.6Kpa ,加热蒸汽温度为 110oC,求理论上需要加热蒸气量和蒸发器的传热面积；已知： 8%NaOH 的沸点在 55.6Kpa 时为 88oC,88o C 时水的汽化潜热为 2298.6 kJ.kg-1；8%NaOH 的比热容为 3.85kJ.kg-1oC-1,110o C 水蒸气的汽化潜热为 2234.4 kJ.kg-1；解：qmw=45401 8/18=2522kJ/h t=T t=109.2 88=21.2 传热速率：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、在一中心循环管式蒸发器内将浓度为 10%（质量百分率,下同）的 NaOH 水溶液浓缩到40%,二次蒸气压强为 40kPa,二次蒸气的饱和温度为 75oC；已知在操作压强下蒸发纯水时,其沸点为 80oC；求溶液的沸点和由于溶液的静压强引起的温度上升的值；10%及 40%NaOH 水溶液杜林线

12、的斜率及截距如下：浓度（ %）斜率截距10 1.02 4.5 40 1.11 3.4 解：溶液沸点用 40%NaOH水溶液杜林线的数据运算：t1 +1.11t +1.1180 .由溶液静压强引起的温度差缺失：tw T80-7556、双效并流蒸发系统的进料速率为 1t.h-1,原液浓度为 10%,第一效和其次效完成液浓度分别为 15%和 30%；两效溶液的沸点分别为 108oC 和 95oC；当溶液从第一效进入其次效由于温度降产生自蒸发,求自蒸发量和自蒸发量占其次效总蒸发量的百分数；解：两效并流蒸发的流程见图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自蒸发水重量为: 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时r.2=2270.9kJ/kg 所以自蒸发量为qm wqmFq mw 1cp1 t1t2 1000333 3. 3 . 56 10895 13 .r 22270 . 9自

14、蒸发量占其次效总蒸发量的百分数为q m w 100 % 13 . 59100 % 40 . 8 %q mw 2 333 4.7、在三效蒸发系统中将某水溶液从 5%连续浓缩到 40%；进料温度为 90o C；用 120oC 的饱和水蒸气加热；末效二次蒸气的温度为 40oC；各效的传热面积均为 140m 2；各效的总传热系数分别为：K 1=2950W .m-2.oC-1, K 2=2670W .m-2.oC-1 , K 1=2900W .m-2.o C-1；如忽视溶液中溶质和液柱高度引起的沸点上升和蒸发器的热缺失；求：原料液的流量和加热蒸气消耗量；解：（1）初步估算各效的温差设 t1=19.C t

15、2=21.C t3=40.C由于忽视各种温差缺失,故各效的加热蒸汽温度及沸点为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总蒸发量.0875 qmFq mwqmF1x 0qmFx 24.03估算各效蒸发量及料液量 由于各效溶液的比热熔均相同,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验算 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各效温差与初估温差相差较大,应重新支配（a）支配 t取 t1=20.C t2=20.C t3=40.C（b）估算各效沸点及相应的汽化热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 运算总蒸发量按式（ a）、（b）及式（ c）运算各效蒸发量代入已知值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