《蒸发习题及答案》.pdf

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，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 A A. 减压 ； B. 常压 ； C. 加压4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发 1kg 水，通常都需要（ ）1kg 的加热蒸汽 C 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（ ） 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. 中央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，宜采用（ ）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. 减少； B. 增加； C. 不变10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（ ） B A. 越少； B. 越大； C. 不变11. 采用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. 生产能力12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（ ）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（ ） 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动方向逐效增大，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，宜采用（ ）蒸发器 C A. 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 , (2) 液柱静压强引起 , (3) 管道流体阻力导致 。

4. 蒸发器的主体由_加热室 _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_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，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=13729. 023702735 .530162. 00162. 022rTf所以沸点升高值为=f a=0.72913=9.5操作条件下的沸点：t=9.5+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，用杜林直线计算溶液沸点升高值为=63-53.5=9.52、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 2100kgh-1，加热水蒸气的温度为 120C，其汽化热为 2205kJkg-1已知蒸发器内二次蒸气温度为 81C，由于溶质和液柱引起的沸点升高值为 9C，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为 8000Wm-2k-1，沸腾溶液的传热膜系数为 3500 Wm-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=21002205103/3600=1.286106W溶液温度计 t=81+9=90蒸汽温度 T=120 1/K=1/h1+1/h2=1/8000+1/3500K=2435W/m2KS=Q/K(T-t)=1.286106/2435(120-90)=17.6 m23、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 120C，进入冷凝器的二次蒸气温度为 60C，溶质和液柱引起的沸点升高值为 45C，蒸发器的总传热系数为 1000 Wm-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 2205kJkg-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)=1000(1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s加热蒸汽消耗量:RrqttcmWpmFmD)(010 t1=t0 RrmwmD=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=105234 .201051201000102205139. 0mtTKQS 4、将 8%的 NaOH 水溶液浓缩到 18%，进料量为 4540 kg 进料温度为 21C，蒸发器的传热系数为 2349Wm-2k-1，蒸发器内的压强为 55.6Kpa，加热蒸汽温度为 110C，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 88C，88C 时水的汽化潜热为 2298.6kJkg-1。

8%NaOH 的比热容为 3.85kJkg-1oC-1，110C 水蒸气的汽化潜热为 2234.4kJkg-1解：qmw=4540(18/18)=2522kJ/ht=Tt=109.288=21.2传热速率：Q=qmF Cpo(t1t0)+qmwr=4540/36003.85103(8821)+2522/36002298.6103=1936103 W239 .382 .212349101936mtKQSqmD =Q/r=1936103/(2234.4103)=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 75C已知在操作压强下蒸发纯水时，其沸点为 80C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10401.021.114.53.4解：溶液沸点用 40%NaOH 水溶液杜林线的数据计算：t1+1.11t+1.1180.由溶液静压强引起的温度差损失：Ttw 80-7556、双效并流蒸发系统的进料速率为 1th-1，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 108C 和 95C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 qw1qw2x1=0.15qmF=1000kg/hx0=0.195C108Cx2=0.3hkgxxmFwm/3 .33315. 01 . 0110001101hkgxxqmwmFwm/4 .3333 . 015. 01) 3 .3331000(1)(2112自蒸发水分量为:22111)(rttcqpmwmFwm其中 t1=108C， t2=95C，x120%，近似地 cp1=cpw（1-x1）=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kgC)95C 时 r2=2270.9kJ/kg所以自蒸发量为hkgrttcqpmwmFwm/59.139 .2270)95108(56. 3)3 .3331000()(22111自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数为%8 .40%1004 .33359.13%1002mwwm7、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 90C用 120C 的饱和水蒸气加热末效二次蒸气的温度为 40C。

各效的传热面积均为 140m2各效的总传热系数分别为： K1=2950Wm-2C-1, K2=2670Wm-2C-1 , K1=2900Wm-2C-1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 t1=19Ct2=21Ct3=40C因为忽略各种温差损失，故各效的加热蒸汽温度及沸点为T1=120C r1=2205kJ/kgT2= t1= T1-t1=120-19=101C r2=r1 =2257kJ/kgT3= t2= T2-t2=101-21=80C r3=r2 =2307kJ/kgTK= t3= 40C r3 =2401kJ/kg(2)总蒸发量 mFmFmFmwxx875. 04 . 005. 01120 (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)(0111111ttcqrqtSKQpmFmw （a）)()(12122222ttcrqtSKQpmwmFmw (b)()(232133333ttcqrqtSKQpmwmwmFmw (c)代入已知值)90101(2 . 42257191401000360029501wFmw)10180(2 . 4)(23072114010003600267012mwwFmwq)8040(2 . 4)(240140140100036001360213mwmwwFmw解得：185.48611500mwmF （d）12906. 135628mwmw (e)1335. 35 .51713mwmw (f)55. 35 .51713()906. 135628(111321mwmwmwmwmwmwmwq (g)85.48611500(875. 0875. 01mwmFmwq (h)因此，可解出qmF = 43180kg/hqmw1 = 11634kg/hqmw2 = 13454kg/hqmw3 = 12740kg/h(4)验算 thkJttcqrqQpmFmw/28252850)90101(2 . 443180225711634)(01111hkJrqrqQmwmD/2625794022571163421222hkJrqrqQmwmD/310383802307134543233326601000360029502825285011KQ27321000360026702625794022KQ63401000360013603103838033KQ11732634027322660KQ80401201KTTtC。