新化工原理習(xí)題答案 蒸發(fā)

1、第六章 蒸發(fā)1采用標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器將10%的NaOH水溶液濃縮至25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。蒸發(fā)室的操作壓力為50 kPa，試求操作條件下溶液的沸點(diǎn)升高及沸點(diǎn)。解：溶液的沸點(diǎn)升高及沸點(diǎn)均按完成液來計(jì)算。查得水的有關(guān)數(shù)據(jù)為壓力p /kPa 溫度t / 汽化熱r /(kJ kg-1)101.3 100 50 81.2 2304.5在101.3 kPa時(shí)，25%NaOH溶液的沸點(diǎn)為113.07 。常壓下溶液的沸點(diǎn)升高為 a=（113.07100）=13.0750 kPa時(shí)，溶液的沸點(diǎn)升高可用兩種方法計(jì)算。（1）用杜林規(guī)則在杜林線圖的橫標(biāo)81.2 作垂直線交組成為25%的杜林線，再由該點(diǎn)查得縱標(biāo)的溫度為93 ，此即

2、50kPa下溶液的沸點(diǎn)tA。=（9381.2）=11.8 （2）用式6-17經(jīng)驗(yàn)公式估算=11.5 則溶液的沸點(diǎn)升高為11.8 ，50kPa下的沸點(diǎn)為93 。兩種方法計(jì)算結(jié)果相差不大。2用連續(xù)操作的真空蒸發(fā)器將固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%的番茄汁濃縮至30%，加熱管內(nèi)液柱的深度為2.0 m，冷凝器的操作壓力為8 kPa，溶液的平均密度為1 160 kg/m3，常壓下溶質(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高=1 ，試求溶液的沸點(diǎn)tB。解：8 kPa壓力下對(duì)應(yīng)二次蒸汽溫度為41.3 ，水的汽化熱為2497 kJ/kg。取冷凝器到蒸發(fā)室的溫差損失=1.5。溶質(zhì)引起的沸點(diǎn)升高取常壓下數(shù)據(jù)，即=1。則溶液的沸點(diǎn)為的計(jì)算如下：與

3、43.8 相對(duì)應(yīng)的壓力=9.25 kPa則 kPa=20.63 kPa與pm對(duì)應(yīng)的溶液沸點(diǎn)為60.7 ，即tB=60.7 3在一連續(xù)操作的單效蒸發(fā)器中將NaOH水溶液從10%濃縮至45%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），原料液流量為1 000 kg/h。蒸發(fā)室的操作絕對(duì)壓力為50 kPa（對(duì)應(yīng)飽和溫度為81.2 ），加熱室中溶液的平均沸點(diǎn)為115 ，加熱蒸汽壓力為0.3 MPa（133.3 ），蒸發(fā)器的熱損失為12 kW。試求（1）水分蒸發(fā)量；（2）60 和115 兩個(gè)加料溫度下加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽耗用量。解：（1）水分蒸發(fā)量 kg/h=777.8 kg/h（2）加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽耗用量用焓濃圖計(jì)算。1

4、0%NaOH水溶液60 的焓220 kJ/kg，115 的焓為440 kJ/kg；45% NaOH水溶液115的焓545kJ/kg；115水蒸汽的焓為2702.5kJ/kg,0.3 MPa下r=2168.1 kJ/kg。60 加料時(shí)=kg/h=943.9 kg/h115 加料時(shí)kg/h=842.4kg/h顯然，隨加料溫度提高，D及e值均下降。4在單效蒸發(fā)裝置中，將1/4的二次蒸汽用來預(yù)熱原料液。原料液的流量為1 000kg/h，溫度從20 升到70 ，其比熱容C0=3.96 kJ/(kg )。完成液的組成為0.28（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。已知溶液的沸點(diǎn)為98 ，蒸發(fā)室內(nèi)二次蒸汽溫度為91 ，加熱蒸

5、汽溫度為125 。忽略蒸發(fā)裝置的熱損失。試求（1）傳熱的有效溫差和溫差損失；（2）原料液的組成x0；（3）加熱蒸汽消耗量和經(jīng)濟(jì)性。解：（1）有效溫差和溫差損失=27 =7（2）料液組成91 下蒸汽的冷凝熱kJ/kg kg/h=347.1 kg/hkg/h（3）加熱蒸汽消耗量及其經(jīng)濟(jì)性98 和125 的相變熱分別為2263.4kJ/kg和2191.8kJ/kg=kg/h5在單效真空蒸發(fā)器中將牛奶從15%濃縮至50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），原料液流量為F=1500 kg/h， 其平均比熱容C0=3.90 kJ/(kg )，進(jìn)料溫度為30 。操作壓力下，溶液的沸點(diǎn)為65 ，加熱蒸汽壓力為105 Pa（表壓）。

6、當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3 kPa。蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)K0=1 160 W/(m2)，其熱損失為8 kW。試求（1）產(chǎn)品的流量；（2）加熱蒸汽消耗量；（3）蒸發(fā)器的傳熱面積。解：（1）產(chǎn)品流量kg/h=1050 kg/hkg/h=450 kg/h（2）65 下水的汽化熱為=2343.4 kJ/kg201.3 kPa下的蒸汽冷凝熱r=2204.5kJ/kg，T=120.3 忽略牛奶的稀釋熱，則=kg/h=1222 kg/h(3)蒸發(fā)器的傳熱面積kJ/h=2.665×106kJ/h=740 kW=55.3 m2=11.54 m26在雙效并流蒸發(fā)裝置上濃縮鹽的水溶液。已知條件為：第1效，濃縮液

7、的組成為x1（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），流量為L(zhǎng)1=500 kg/h，溶液沸點(diǎn)為105 （即二次蒸汽溫度），該溫度下水的汽化熱=2 245.4 kJ/kg，物料平均比熱容cp=3.52 kJ/(kg )；第2效，完成液組成為32%，溶液沸點(diǎn)為90 ，該溫度下水的汽化熱=2283.1 kJ/kg。忽略溶液的沸點(diǎn)升高、稀釋熱及蒸發(fā)裝置的熱損失。試計(jì)算原料液的處理量F及其組成x0。解：kg/h=250 kg/hkg/h=234.6 kg/hkg/h=734.6 kg/h kg/h解得 x0=0.10897在三效并流蒸發(fā)裝置上濃縮糖水溶液。沸點(diǎn)升高及蒸發(fā)器的熱損失均可忽略不計(jì)。已知第一效的生蒸汽壓力p0=270.3 kPa（對(duì)應(yīng)飽和溫度130 ）、第三效溶液的沸點(diǎn)t3=55（對(duì)應(yīng)p3=15.74 k Pa）。各效的總傳熱系數(shù)分別為：K0,1=2600 W/(m2)，K0,2=2000 W/(m2)，K0,3=1400 W/(m2)。各效蒸發(fā)器傳熱面積相等。試按如下兩種簡(jiǎn)化估算各效溶液沸點(diǎn)：（