1、蒸發習題及答案1 .蒸發操作中，從溶液中汽化出來的蒸汽，常稱為（）。ba.生蒸汽； b.二次蒸汽； c.額外蒸汽2 .蒸發室內溶液的沸點（）二次蒸汽的溫度。ba.等于； b.高于； c.低于3 .在蒸發操作中，若使溶液在（）下沸騰蒸發，可降低溶液沸點而增大蒸發器的有效溫度差。aa.減壓；b.常壓；4 .在單效蒸發中，從溶液中蒸發a.等于；b.小于；5 .蒸發器的有效溫度差是指（c.加壓1kg水，通常都需要（c.不少于）。a）1kg的加熱蒸汽。ca.加熱蒸汽溫度與溶液的沸點之差；b.加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差;c.溫度差損失6 .提高蒸發器生產強度的主要途徑是增大（）。ca.傳熱溫度差；b.加熱

2、蒸汽壓力；c.傳熱系數；d.傳熱面積；7 .中央循環管式蒸發器屬于（）蒸發器。 aa.自然循環； b.強制循環；c.膜式8 .蒸發熱敏性而不易于結晶的溶液時，宜采用（）蒸發器。ba.列文式；b.膜式； c.外加熱式；d.標準式9 .多效蒸發可以提高加熱蒸汽的經濟程度，所以多效蒸發的操作費用是隨效數的增加而（）。aa.減少；b.增加；c.不變10 .蒸發裝置中，效數越多，溫度差損失（）。ba.越少；b.越大；c.不變11 .采用多效蒸發的目的是為了提高（）。ba.完成液的濃度；b.加熱蒸汽經濟程度；c.生產能力12 .多效蒸發中，蒸汽消耗量的減少是用增加（）換取的。aa.傳熱面積； b.加熱蒸汽

3、壓力；c.傳熱系數13 .多效蒸發中，由于溫度差損失的影響，效數越多，溫度差損失越大，分配到每效的有效 溫度差就（）。aa.越小；b.越大；c.不變14 .（）加料的多效蒸發流程的缺點是料液粘度沿流動方向逐效增大，致使后效的傳熱系數降低。aa.并流；b.逆流；c.平流15 .對熱敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸發，宜采用（）蒸發器。ca.中央循環管式；b.列文式；c.升膜式二.填空題1 .蒸發是濃縮溶液 的單元操作。2 .為了保證蒸發操作能順利進行，必須不斷的向溶液供給熱能，并隨排除氣化出來的溶劑蒸汽。3 .蒸發操作中，造成溫度差損失的原因有：（1）溶質的存在使蒸氣壓下隆，沸點升高,（2）液柱靜壓強

4、引起,（3）管道流體阻力導致。4 .蒸發器的主體由加熱室和蒸舒寄組成。5 .在蒸發操作中，降低單位蒸氣消耗量白主要方法有：采用多效蒸操,真空蒸好_,加強設備保溫。6 .蒸發操作按蒸發器內壓力可分為：_m_,_逋壓_,_真空_蒸發。7 .蒸發操作中，加熱蒸氣放出的熱量主要用于：（1） 一次蒸汽氣化所需的潛墊（2）預圾原料1夜(3)補償蒸發器的熱損失。8 .并流加料的多效蒸發裝置中，各效的蒸發量略有增加,其原因是料液從前一效進入后一 效時有_自蒸發_。9 .蒸發器的生產強度是指單位傳熱面積上單位時間內所蒸發的水分量。10 .蒸發器的生產能力是指 _單位時間內蒸發的水分量 _。11 .單程型蒸發器的

5、特點是溶液通過加熱室一次一不彳循環流動，且溶液沿加熱管呈膜區流動，故又稱為_液膜式_蒸發器。12 .降膜式蒸發器為了使液體在進入加熱管后能有效的成膜,在每根管的頂部裝有液體分布器13 .自然循環蒸發器內溶液的循環是由于溶液的受熱程度不同,而引起的密度差異所致。14 .標準式蒸發器內溶液的循環路線是從中央循環管_,而從其它加熱管 上升，其循環的原因主要是由于溶液的 _受熱程度_不同，而成起的_密度差異_所致。三.計算題1、在單效蒸發器內，將 10%naoh水溶液濃縮到25%,分離室絕對壓強為15kpa,求溶液的沸點和溶質引起的沸點升高值。解：查附錄：15kpa的飽和蒸氣壓為 53.5 c,汽化熱

6、為 2370kj/kg(1)查附錄5,常壓下25%naoh溶液的沸點為113c所以，aa= 113-100=13 cq2t 253.5 273f =0.0162 =0.0162 = 0.729r2370所以沸點升高值為a=f a a=0.729x 13=9.5 c操作條件下的沸點：t=9.5+53.5=63 c(2)用杜林直線求解蒸發室壓力為15kpa時，純水的飽和溫度為 53.5c,由該值和濃度 25%查圖5-7,此條件下 溶液的沸點為65 c因此，用杜林直線計算溶液沸點升高值為 a =63-53.5=9.5 c2、在單效蒸發器中用飽和水蒸氣加熱濃縮溶液，加熱蒸氣的用量為2100kg?h-1

7、,加熱水蒸氣的溫度為120oc,其汽化熱為2205kj?kg-1。已知蒸發器內二次蒸氣溫度為81oc,由于溶質和液柱引起的沸點升高值為9oc,飽和蒸氣冷凝的傳熱膜系數為8000w?m-2k-1,沸騰溶液的傳熱膜系數為3500 w?m-2k-1。求蒸發器的傳熱面積。忽略換熱器管壁和污垢層熱阻，蒸發器的熱損失忽略不計。解：熱負荷 q=2100 x 2205 x 103/3600=1.286 x 106w溶液溫度計t=81+9=90c蒸汽溫度t=120 c . 1/k=1/h 1 + 1/h2=1/8000+1/3500k=2435w/m 2k1- s=q/k(t-t)=1.286 106/2435

8、 (120-90)=17.6 m 23、某效蒸發器每小時將1000kg的25% (質量百分數，下同)naoh水溶液濃縮到50%。已知：加熱蒸氣溫度為 120oc,進入冷凝器的二次蒸氣溫度為60oc,溶質和液柱引起的沸點升高值為45oc,蒸發器的總傳熱系數為1000 w?m-2k-1。溶液被預熱到沸點后進入蒸發器，蒸發器的熱損失和稀釋熱可以忽略，認為加熱蒸氣與二次蒸氣的汽化潛熱相等， 均為 2205kj?kg-1。求：蒸發器的傳熱面積和加熱蒸氣消耗量。解：蒸發水份量：qmw= qmf (1-xo/xi)=1000 (1-25/50)=500kg/h=0.139kg/s 加熱蒸汽消耗量：qmd =

9、1. t i=t 0qmwr qmd = zt-=0.139kg/s傳熱面積：q=ks（t-t）蒸發器中溶液的沸點溫度：t=60+45=105 cs- q . 0.139 2205 103k t -t1000 120 -1052=20.4m4、將8%的naoh水溶液濃縮到18%,進料量為4540 kg進料溫度為21oc,蒸發器的傳熱系 數為2349w?m-2k-1,蒸發器內的壓強為 55.6kpa ,加熱蒸汽溫度為110oc,求理論上需要 加熱蒸氣量和蒸發器的傳熱面積。已知：8%naoh的沸點在55.6kpa時為88oc, 88oc時水的汽化潛熱為 2298.6 kj?kg-1。 8%naoh

10、的比熱容為3.85kj?kg-1oc-1, 1100c水蒸氣的汽化潛熱為2234.4 kj?kg-1。解：qmw=4540(1 8/18)=2522kj/ht=t t=109.2 -88=21.2 c傳熱速率：q= qmf cpo(t 1 t0)+qmwrz=4540/3600 x 3.85 x 103x(88- 21)+2522/3600 x 2298.6 x 103=1936x 103 wqs =k 431936 102349 21.22=38.9mqmd =q/r / =1936 x 103/(2234.4 x 103)=0.87kg/s=3130kg/h濃度（）斜率截距101.024.

11、5401.113.45、在一中央循環管式蒸發器內將濃度為10% （質量百分率，下同）的 naoh水溶液濃縮到40%,二次蒸氣壓強為 40kpa,二次蒸氣的飽和溫度為75oc。已知在操作壓強下蒸發純水時，其沸點為80oc。求溶液的沸點和由于溶液的靜壓強引起的溫度升高的值。10%及40%naoh水溶液杜林線的斜率及截距如下：解：溶液沸點用40%naoh溶液杜林線的數據計算:t1= 3 4 +1.11t=34 +1.11 80= 12 2 .8 cqmfcp0(t1 -t0) , qmwr由溶液靜壓強引起的溫度差損失:.二 tw -t= 80-75= 5 c6、雙效并流蒸發系統的進料速率為1t?h-

12、1,原液濃度為10%,第一效和第二效完成液濃度分別為15%和30%。兩效溶液的沸點分別為1080c和95oc。當溶液從第一效進入第二效由于溫度降產生自蒸發，求自蒸發量和自蒸發量占第二效總蒸發量的百分數。解：兩效并流蒸發的流程見圖qmw1 = qmf1.獨xi )00.1、= 1000 1 -| = 333.3kg/h、0.15 j yqmw2z-x1(qmf qmw1)1ix2 )= (1000 333.3) 1015 1= 333.4kg/hi 0.3 j -臼蒸發水分量為：qmf -qmw1 cp1(t1 -t2)其中 ti=108?c,t2=95?c,x120%,近似地 cp1=cpw(

13、1-x1) 95?c 時r?2=2270.9kj/kg所以自蒸發量為qmf - qmw1 cp1 (t1 一t2)=4.187(1-0.15)=3.56kj/(kg?c)(1000-333.3) 3.56(108-95) =13.592270.9自蒸發量占第二效總蒸發量的百分數為qmwqmw213.59100% = 100% =40.8%333.47、在三效蒸發系統中將某水溶液從5%連續濃縮到40%。進料溫度為90oc。用1200c的飽和水蒸氣加熱。末效二次蒸氣的溫度為40oc。各效的傳熱面積均為 140m2。各效的總傳熱系數分別為：k1=2950w?m2?oc1, k2=2670w?m2?o

14、c1 , k1=2900w?m2?oc-1。若忽略溶液中溶質和液柱高度引起的沸點升高和蒸發器的熱損失。求：原料液的流量和加熱蒸氣消耗量。解：(1)初步估算各效的溫差設 a1=19?ca2=21?ca 3=40?c因為忽略各種溫差損失，故各效的加熱蒸汽溫度及沸點為t1=120?ct2= t1= t1- &1=120-19=10小t3= t2= t2- a2=101-21=80?ctk= t3= 40?c門=2205kj/kg r2=r?1 =2257kj/kg r3=r?2 =2307kj/kg r?3 =2401kj/kg. qmw qmf1.冬x2=qmf0.0504 :。875(3)估算各

15、效蒸發量及料液量因為各效溶液的比熱熔均相同，故qi =ksti =qmw1ri qmfcp(ti -to)(a)q2 = k2sh2 = qmw2r2 , (qmf -qmw)cp(t2 -11)(b)q3 = k3s-t3 = qmw3 r3(qmf - qmw1 - qmw2 )cp(t3 - t2)代入已知值(c)2950 3600 140 1910002670 3600 一 人 140 2110001360 3600 ，八140 401000解得：=2257qmw1=2307qmw2=2401qmw3qmf =611500 -48.85qmw1qmw2 =35628 -1.906qmw

16、1qmw3 =51713.5 -3.35qmw1 q mw qmw1 qmw2qmw3 qmw1qwf4.2(101 -90)(qwf -qmw1) 4.2(80-101) (qwf -qmw1 -qmw2) 4.2(40 -80)(d)(e)(f)(35628-1.906qmw1) (51713.5 - 3.55qmw)(g) qmw =0.875qmf = 0.875(611500-48.85qmw1)(h)因此，可解出qmf = 43180kg/hqmw1= 11634kg/hqmw2 = 13454kg/hqmw3 = 12740kg/h(4)驗算atq1 =qmw1rl qmfcp(

17、t1 -t0) =11634 2257 43180 4.2(101 - 90) = 28252850kj / hq2 =qmd2r2 =qmw1r2 =11634 2257 = 26257940kj /hq3 =qmd3r3 =qmw2r3 =13454 2307 =31038380kj/hq128252850=2660k12950 36001000(2)總蒸發量q2k2q3 k1t.：t2二t3、-k2660 80 =18.111732?c-2k- vqkq3、qk：t273280=18.6311732634080 =43.311732?c?c26257940 二27322670 36001

18、00031038380 =63401360 36001000% =2660 2732 6340 =11732 k t =t -tk =120-40 = 80?c各效溫差與初估溫差相差較大，應重新分配(a)分配a t取 a1=20?ca2=20?ca 3=40?c(b)估算各效沸點及相應的汽化熱r2=r?i =2258kj/kg r3=r?2 =2307.8kj/kg r?3 =2401kj/kgt2= ti= ti- at=120-20=100?ct3= t2= t2- a2=100-20=80?ctk= 40?c(c)計算總蒸發量按式(a)、(b)及式(c)計算各效蒸發量 代入已知值2950

19、 3600140 20 = 2258qmwi qwf 4.2(100 -90)1000 2670 3600 140 20 = 2307.8qmw2 (qwf -qmwi) 4.2(80 -100)10001360 3600 140 40 =240* (qwf -qmwi -qmw2) 4.2(40 -80)1000解得：qmf = 708000 -53.7qmwiqmw2 =37432 -1.994qmwiqmw3 =58339.4 -3.693qmwimw-qmwi qmw2 qmw = qmw (37432 - 1.9946qmw1) (58339.4 - 3.693qmwi)=0.875

20、qmf =0.875(708000 -53.77qmw1)因此，可解出qmw1= 12363kg/hqmw2 = 12780kg/hqmw3 = 12583kg/hqmf = 43240kg/h(d)驗算atqiqmw1 qmfcp(t1 -t0) =12363 2258.4 43240 4.2(100 -80) =29736680kj /hq2=qmd2r2 =qmw1r2 =12363 2258.4 =267920600kj/hq3= qmd3r3 =qmw2r3 =12780 2307.8 = 29693680kj/h29736680 =28002950 36001000q2279206

21、00 - 29052670 36001000q3k329493680 二60241360 36001000=2800 2905 6024 =11729大、-k2800 “ 彳80 =19.111729?c,t2-2% -k290580 =19.811729?cq3-t慧-41?c與前面所設的a 1=20?ca2=20?ca 3=40?c很相近，故認為該溫差分配合適，所以qmf = 43240kg/hqmd q - 1297366802205-13486kg/h2000 kg?8、用雙效蒸發器，濃縮濃度為 5% （質量分率）的水溶液，沸點進料，進料量為h-1,經第一效濃縮到10%。第一、二效的溶

22、液沸點分別為95oc和75oc。蒸發器消耗生蒸汽量為800 kg?h-1。各溫度下水蒸氣的汽化潛熱均可取為2280 kj?kg-1。忽略熱損失,求蒸發水量。解：第一效蒸發水量：已知：qmdi=800kg/h,ri=ri?=2280kj/kg,qmwi= qmdi=800kg/h第二效蒸發水量：已知：qmd2= qmw1=800kg/h,qmf2= qmf - qmwi=2000-800=1200kg/hx02=xi= qmf xo/( qmf- qmwi)=2000 x 0.05/(2000-800)=0.033ti=95?c t2=70?cr2=r2 =2280kj/kgcpo=cpw(1-

23、x 02)=4.187 (1-0.0833)=3.84kj/(kg?c)qmd2r2 q mf 2cp0 (t2 - t1), qmw2r2qmw2 = qmd2qmf2cp0 02 t)1200 3.84(75 - 95)=800 2280=840kg/h蒸發水量qmw = qmw1+ qmw2=800+840=1640kg/h.9、用三效并流加料的蒸發系統濃縮naoh水溶液，系統對原液的處理量為2.4x 104kg?h-1,求生蒸氣的消耗量和各效蒸發器的傳熱面積。參數如下：第一效：生蒸氣壓強：4atm進料：濃度10.6%;溫度，80oc;傳熱系數：ki=1500 w?m2 ?oc-1第二效

24、：傳熱系數：k2=1000 w?m2 ?oc-1第三效：完成液濃度：30%傳熱系數：k3=560 w?m2?oc1末效冷凝器壓強：0.2atm料液比熱容為：3.77kj?kg-1oc-1,（設各效傳熱面積相等）解：（一） 總蒸發量_ x j 106、“工 qmw=qmf 1-% =2.4x104 1| = 1.55m104kg/hix3 ji 30 j（二）估算各效溶液濃度設各效水分蒸發量相等，故一 一 一 、 qmw 1.55 10431 一qmw1 =qmw2 = qmw3 = =;=5.17 10 kg/hn3所以xiqmfx0q mf q mw1 i q mwi可得xi2.4 104

25、10.6%2.4 104 -5170-0.135 =13.5%同理可得x2 = 0.1865=18.65%x3= 0.3=30%（三） 估算各效溶液的沸點和有效溫度差1、蒸汽壓力按等壓分配原則，各效壓降為(4 1) -0.2 .-p 二二1.63atm因此，計算得各效蒸汽壓力，并由此查得相應二次蒸汽壓力下的參數，列表于下123二次蒸汽壓力，atm3.41.80.2二次蒸汽溫度，？c137.2116.359.7二次蒸汽夕含，kj/kg273427032605二次蒸汽潛熱，kj/kg2157221623562、計算各效溫度損失，求有效溫差和各效溶液的沸點由圖5-7查得各效溶液的沸點ta分別為143

26、?c、127?c、78?c,因此可求取各效由于溶液蒸汽壓降低所引起的溫差ai?=143-137.2=5.8?ca2?=127-116.3=10.7?ca3?=78-59.7=18.3?c三 a ?=5.8+10.7+18.3=34.8?c取各效由于液柱高度引起的溫差分別為ai =1?c及 =2?c域=5?c ” = 8?c管路損失引起的溫度差每一效為1?c,因此匯 a ?= 3?c因此三效的總溫差損失為匯 a = 匯 a ?+ 匯 a +e a ” ?=34.8+8+3=45.8?c4atm的生蒸汽的飽和溫度為ti=151.1?c,其潛熱為r1=2115kj/kg。因此，若無溫差損失,總的傳熱

27、溫差為at=t1-tk=151.1-59.7=91.4?c除去損失的溫差后，三效蒸發的有效總溫差為匯 a t=iae a =91-45.8=45.6?c各效的沸點計算于下t1=143+1=144?ct2=127+2=129?ct3=78+5+1=84?c（四）生蒸汽消耗量和各效水分蒸發量以所求得各效溶液的沸點作為初值，求各效的自蒸發系數t0 -3h1 -cpt180 -1442734-4.187 144=-0.0301分母可以用二次蒸汽汽化潛熱簡化計30同理可求得陰0.00695, ,=0.02由于系數4=0.98-0.07 ai為所以 b=0.98-0.07 k13.5-10.6) = 0.

28、962 同理可求得砰=0.946邛=0.896由式（5-19a）1qm,wi - qm,di . (qm,f cpoqm,w1cpwqm,w2cpwqm,wi jcpw)忽略蒸汽汽化潛注的差別，代入已知量(ti -tirift0 11r4iqmwi = |qmdi+ qmfcpo2-1 11 = gmdi + 2.4 父 10 父 3.77 m(0.0301) i 0.962-2115=1.65 107w同理可求得q2= 2.94 106w6q3= 3.14 10 w各效傳熱系數分別為1500、1000、560w/m2?c,因此qiki4600000 “rc=3070q2k2二 2940q3k