蒸发习题含答案.docx

蒸发习题及答案一. 选择题1. 蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（ ）BA.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BA. 等于； B. 高于；C.低于3.在蒸发操作中，若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差AA.减压； B.常压；C.加压4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发1 kg水，通常都需要（ ）1kg的加热蒸汽CA.等于； B.小于； C.不少于5. 蒸发器的有效温度差是指（）AA.加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；C.温度差损失6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）CA.传热温度差； B.加热蒸汽压力；C.传热系数； D.传热面积；7. 中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器AA.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，宜采用（）蒸发器BA.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（ ）AA.减少； B.增加； C.不变10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（ ）。

BA.越少； B.越大； C.不变11. 采用多效蒸发的目的是为了提高（ ）BA.完成液的浓度；B.加热蒸汽经济程度；C.生产能力12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（ ）换取的AA.传热面积； B.加热蒸汽压力； C.传热系数13. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（ ）AA.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动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低AA.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，宜采用（）蒸发器CA.中央循环管式； B.列文式； C.升膜式二. 填空题1. 蒸发是浓缩溶液—的单元操作2. 为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给热能，并随排除气化出来的溶剂蒸汽 3. 蒸发操作中，造成温度差损失的原因有：（1）溶质的存在使蒸气压下降，沸点升高，⑵ ,⑶ 4. 蒸发器的主体由加热宰_和蒸发室组成5. 在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：采用多效蒸发，真空蒸发， 加强设备保温6. 蒸发操作按蒸发器内压力可分为：加压，常压，真空蒸发。

7. 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）补偿蒸发器的热损失8. 并流加料的多效蒸发装置中，各效的蒸发量略有增加，其原因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分量10. 蒸发器的生产能力是指单位时间内蒸发的水分量11. 单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次，_不作—循环流动，且溶液沿加热管呈_膜状 流动，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 Q13. 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Q14. 标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中央循环管_下降_，而从其它加热管—上升，其循环 的原因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. 计算题1、 在单效蒸发器内，将10%NaOH水溶液浓缩到25%，分离室绝对压强为15kPa，求溶液的沸点和溶质引起的沸点升高值解：查附录：15kPa的饱和蒸气压为53.5°C，汽化热为2370kJ/kg（1） 查附录5，常压下25%NaOH溶液的沸点为113C所以，Aa= 113-100=13Cf = 0.0162 竺=0.0162 °3,5 + 273* = 0.729r' 2370所以沸点升高值为A=f △a=0.729X13=9.5C操作条件下的沸点：t=9.5+53.5=63C（2） 用杜林直线求解蒸发室压力为15kPa时，纯水的饱和温度为53.5C，由该值和浓度25%查图5-7，此条件下溶 液的沸点为65C因此，用杜林直线计算溶液沸点升高值为A=63-53.5=9.5C2、 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120°C，其汽化热为2205kJ・kg-1。

已知蒸发器内二次蒸气温度为81°C，由于溶 质和液柱引起的沸点升高值为9°C，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略换热器管壁和污垢层热阻，蒸发器的热损失忽略不计解：热负荷 Q=2 1 00 X 22 05 X 103/36 00=1.286 X 106W溶液温度计t=81+9=90°C蒸汽温度T=120 CV1/K=1/h +1/h =1/8000+1/35001 2...K=2435W/m2K・.・ S=Q/[K(T-t)]=1.286X 106/[2435X(120-90)]=17.6 im3、某效蒸发器每小时将1000kg的25% (质量百分数，下同)NaOH水溶液浓缩到50%已知： 加热蒸气温度为120°C,进入冷凝器的二次蒸气温度为60°C,溶质和液柱引起的沸点升高 值为45°C,蒸发器的总传热系数为1000 W・m-2k-1溶液被预热到沸点后进入蒸发器，蒸 发器的热损失和稀释热可以忽略，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-x0/x1)=1000X(1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s加热蒸汽消耗量：" °q c (t -1 ) + q r'mDmF p 0 1 0 mWRvt1=tc fq = qjr_mD R =0.139kg/s传热面积:•「Q=KS(T-t) 蒸发器中溶液的沸点温度：t=60+45=105C0.139 x 2205 x 103= / : v = 20.4m 2t) 1000(120 -10574、将8%的NaOH水溶液浓缩到18%，进料量为4540 kg进料温度为21°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110°C，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88°C，88°C时水的汽化潜热为2298.6kJ・kg-」8%NaOH的比热容为3.85kJ・kg-1oC-1，110°C水蒸气的汽化潜热为2234.4kJ・kg-1解：qmw=4540(1 — 8/18)=2522kJ/h"t=T-t=109.2-88=21.2C传热速率：Q=qmF Cpo(t1-t0)+qmwr/=45 40/36 00 X 3 . 85X 103X (88 — 21)+2 5 22/36 00 X 22 98 . 6X 103=1936X 103 WS = Q = 1936 X103 = 38.9m 2KAt 2349 x 21.2qmD =Q/r‘ =1936X 103/(22 34. 4X103)=0. 87kg/s=3130kg/h5、在一中央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75°C。

已知在操作压强下蒸发纯水时，其沸点为80°C求溶液的沸点和由于溶液的静压强引起的温度升高的值10%及40%NaOH水溶液杜林线的斜率及截距如下：浓度（%）斜率截距101.024.5401.113.4解：溶液沸点用40%NaOH水溶液杜林线的数据计算:t = 3 4+1.11t 1= 3 4+1.11X80= 12 2.8C由溶液静压强引起的温度差损失：= 80-75 = 5°C6、双效并流蒸发系统的进料速率为1t・h-i,原液浓度为10%,第一效和第二效完成液浓度分别为 15%和30%两效溶液的沸点分别为108°C和95°C当溶液从第一效进入第二效由于温度降产 生自蒸发，求自蒸发量和自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数解：两效并流蒸发的流程见图qwi二 1000=333.3kg /h1 -出0.qmw 2=108°C、1 -气=(1000 - 33395c3)1 1 —=333.4kg / h自蒸发水分量为:q — = mE mWx:mX=0P.[5^^2t2=95°C,cp1=cpw (1-x1)=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kg°C)r「2270：9kJ/kgx2=0.3其中 t1=108oCx1<20%，近似地95°C 时2所以自蒸发量为(q — q )c (t — t ) (1000 — 333 3) x 3 56(108 - 95)q = 一/ = (1000 *：：6( ) = 13.59kg / hmW r2自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数为2270.9^mW- x 100% = 1359 x 100% = 40.8%q 2 333.47、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90°C用120°C的饱和水蒸 气加热末效二次蒸气的温度为40°C各效的传热面积均为140m2各效的总传热系数分别为: K「2950W・m-2・°C-1, K「2670W・m-2・°C-1 , K1=2900W«m-2-°C-1o若忽略溶液中溶质和液柱高度引起的沸点升高和蒸发器的热损失求：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 *=191△ t2=21°C△ t3=40°C因为忽略各种温差损失，故各效的加热蒸汽温度及沸点为r1=2205kJ/kgr2=r. =2257kJ/kgr3=r. =2307kJ/kgr‘ =2401kJ/kgTi=120oCT2= t1= T「△t1=120-19=101°CT3= t2= T2-At2=101-21=80°CTk= t3= 40°C(2)总蒸发量qmw=qmF=0.875qmF(3) 估算各效蒸发量及料液量因为各效溶液的比热熔均相同，故Q = K SXt = q r'+ q c (t -1 )1 1 1 mw1 1 mF p 1 0(a)=q r ^ + (q - q )c (t - t )mw2 2 mF mw1 p 2 1(b)Q3=K 3 SNt=q r' + (q - q - q )c (t3 imw 3 3 mF mw 1 imw 2 p 3(c)代入已知值2950 x 3600 X140 X19 = 2257q + q x 4.2(101 - 90)1000 mw1 wF2670 X 3600 x 140 x 21 = 2307q + (q - 。