化工原理-第七章-蒸发要点(9页).doc

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1、-第 0 页化工原理化工原理-第七章第七章-蒸发要点蒸发要点-第 0 页化工原理化工原理-第第七七章章-蒸发蒸发一一.选择题选择题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 1kg 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

2、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

3、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.升膜式二二.填空题填空题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

4、作中，造成温度差损失的原因有：-第 1 页(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

5、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。三问答题三问答题1998-2005-提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪？提高蒸发器内

6、液体循环速度的意义在哪？提高沸腾集热系数；降低单程气化率；高速流体使污垢不易沉积1999-2007-什么是蒸发设备的生产强度什么是蒸发设备的生产强度单位传热面的蒸发量U=W/A=Q/Ar2001-循环型蒸发器中，降低单程气化率的目的是什么循环型蒸发器中，降低单程气化率的目的是什么降低溶液在加热壁面附近的局部浓度增高现象；缓加热面上结垢现象。2006-蒸发操作节能的措施蒸发操作节能的措施多效蒸发；额外蒸汽的引出；二次蒸汽的再压缩（热泵蒸发）；冷凝水热量的利用2007-提高蒸发器生产强度的途径有哪些？提高蒸发器生产强度的途径有哪些？加大传热温差；提高蒸发器的传热系数；加热蒸汽的利用率1-蒸发操作不

7、同于一般环热过程的主要点有哪些？蒸发操作不同于一般环热过程的主要点有哪些？溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其他单元操作相比节能更重要2-为什么要尽可能扩大管内沸腾时的汽液环状流动的区域为什么要尽可能扩大管内沸腾时的汽液环状流动的区域-第 2 页因为该区域的给热系数最大3-分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。设原料液浓度设原料液浓度，温度温度，完完成液浓度，加热蒸汽压强以及冷凝器操作压强均相等单效间歇蒸发起先小，生产能力大4-多效蒸发的效数受哪些限制多效蒸发的效数受哪些限制经济上限制：W/D 的

8、上升达不到与效数成正比，W/A 的下降与效数成反比快；技术上限制：必须小于 T-t0，而 T-t0 是有限的5-比较单效与多效蒸发之优缺点比较单效与多效蒸发之优缺点单效蒸发生产强度高，设备费用低，经济性低。多效蒸发经济性四计算题四计算题1采用标准蒸发器将 10%的 NaOH 水溶液浓缩至 25%（质量分数）。蒸发室的操作压力为 50 kPa，试求操作条件下溶液的沸点升高及沸点。解：溶液的沸点升高及沸点均按完成液来计算。查得水的有关数据为压力 p/kPa温度 t/汽化热 r/(kJ kg-1)101.31005081.22304.5在 101.3 kPa 时，25%NaOH 溶液的沸点为 113

9、.07。常压下溶液的沸点升高为a=（113.07100）=13.0750 kPa 时，溶液的沸点升高可用两种方法计算。（1）用杜林规则在杜林线图的横标 81.2 作垂直线交组成为 25%的杜林线，再由该点查得纵标的温度为 93，此即 50kPa 下溶液的沸点 tA。=（9381.2）=11.8（2）用式 6-17 经验公式估算af=2(81.2273)0.016213.072304.5=11.5 则溶液的沸点升高为 11.8，50kPa 下的沸点为 93。两种方法计算结果相差不大。2用连续操作的真空蒸发器将固体质量分数为 4.0%的番茄汁浓缩至 30%，加热管内液柱的深度为 2.0 m，冷凝器

10、的操作压力为 8 kPa，溶液的平均密度为 1 160 kg/m3，常压下溶质存在引起的沸点升高a=1，试求溶液的沸点 tB。解：8 kPa 压力下对应二次蒸汽温度为 41.3，水的汽化热为 2497 kJ/kg。取冷凝器到蒸发室的温差损失 =1.5。溶质引起的沸点升高取常压下数据，即=1。则溶液的沸点为 的计算如下：与 43.8 相对应的压力p=9.25 kPa则m1160 2.0 9.819.251000 2pkPa=20.63 kPa与 pm对应的溶液沸点为 60.7，即 tB=60.7 3在一连续操作的单效蒸发器中将 NaOH 水溶液从 10%浓缩至 45%（质量分数），原-第 3 页

11、料液流量为 1 000 kg/h。蒸发室的操作绝对压力为 50 kPa（对应饱和温度为 81.2），加热室中溶液的平均沸点为 115，加热蒸汽压力为 0.3 MPa（133.3），蒸发器的热损失为12 kW。试求（1）水分蒸发量；（2）60 和 115 两个加料温度下加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗用量。解：（1）水分蒸发量010.10(1)1000(1)0.45xWFxkg/h=777.8 kg/h（2）加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗用量用焓浓图计算。10%NaOH 水溶液 60 的焓 220 kJ/kg，115 的焓为 440 kJ/kg；45%NaOH 水溶液 115的焓 545kJ/kg；115

12、水蒸汽的焓为 2702.5kJ/kg,0.3 MPa 下 r=2168.1 kJ/kg。60 加料时=777.8 2702.5(1000777.8)545 1000 2203600 122168.1kg/h=943.9 kg/h115 加料时D1.21681236004401000545)8.7771000(5.27028.777kg/h=842.4kg/h显然，随加料温度提高，D 及 e 值均下降。4在单效蒸发装置中，将 1/4 的二次蒸汽用来预热原料液。原料液的流量为 1 000kg/h，温度从 20 升到 70，其比热容 C0=3.96 kJ/(kg)。完成液的组成为 0.28（质量分数

13、，下同）。已知溶液的沸点为 98，蒸发室内二次蒸汽温度为 91，加热蒸汽温度为 125。忽略蒸发装置的热损失。试求（1）传热的有效温差和温差损失；（2）原料液的组成 x0；（3）加热蒸汽消耗量和经济性。解：（1）有效温差和温差损失m1125 98tTt=27 91981Tt=7（2）料液组成91 下蒸汽的冷凝热6.2281 rkJ/kghkJ1098.1hkJ)2070(96.31000)(500ttFCp6.22811980004Wkg/h=347.1 kg/h1.347kg/h)28.01(1000)1(010 xxxFWkg/h（3）加热蒸汽消耗量及其经济性98 和 125 的相变热分别

14、为 2263.4kJ/kg 和 2191.8kJ/kgrQttFCrWDLp)(10=0.409kg/h8.2191)7098(96.310004.22631.347kg/h5在单效真空蒸发器中将牛奶从 15%浓缩至 50%（质量分数），原料液流量为 F=1500kg/h，其平均比热容 C0=3.90 kJ/(kg)，进料温度为 30。操作压力下，溶液的沸点为65，加热蒸汽压力为 105Pa（表压）。当地大气压为 101.3 kPa。蒸发器的总传热系数 K0=1-第 4 页160 W/(m2)，其热损失为 8 kW。试求（1）产品的流量；（2）加热蒸汽消耗量；（3）蒸发器的传热面积。解：（1）

15、产品流量)50.015.01(1500)1(10 xxFWkg/h=1050 kg/h50151500)1(110 xxFWFLkg/h=450 kg/h（2）65 下水的汽化热为r=2343.4 kJ/kg201.3 kPa 下的蒸汽冷凝热 r=2204.5kJ/kg，T=120.3 忽略牛奶的稀释热，则010L()pWrFCttQDr=5.220483600)3065(90.315004.23431050kg/h=1222 kg/h(3)蒸发器的传热面积4.23431050)3065(90.31500QkJ/h=2.665106kJ/h=740 kWmB120.365tTt=55.3 3.

16、55116010740300mtKQSm2=11.54 m26在双效并流蒸发装置上浓缩盐的水溶液。已知条件为：第 1 效，浓缩液的组成为 x1（质量分数，下同），流量为 L1=500 kg/h，溶液沸点为 105（即二次蒸汽温度），该温度下水的汽化热1r=2 245.4 kJ/kg，物料平均比热容 cp=3.52 kJ/(kg)；第 2 效，完成液组成为32%，溶液沸点为 90，该温度下水的汽化热2r=2283.1 kJ/kg。忽略溶液的沸点升高、稀释热及蒸发装置的热损失。试计算原料液的处理量 F 及其组成 x0。解：12120.16(1)500(1)0.32xWLxkg/h=250 kg/h

17、2 2121211()250 2283.1 500 3.52(25)2245.4pW rLC ttDWr kg/h=234.6 kg/h11234.6500FWLkg/h=734.6 kg/h6.234)16.01(6.73401xWkg/h解得x0=0.10897在三效并流蒸发装置上浓缩糖水溶液。沸点升高及蒸发器的热损失均可忽略不计。已知第一效的生蒸汽压力 p0=270.3 kPa（对应饱和温度 130）、第三效溶液的沸点 t3=55（对应 p3=15.74 k Pa）。各效的总传热系数分别为：K0,1=2600 W/(m2)，K0,2=2000 W/(m2)，K0,3=1400 W/(m2

18、)。各效蒸发器传热面积相等。试按如下两种简化估算各效溶液沸点：（1）各效传热量相等；（2）各效等压力降。-第 5 页解：（1）各效传热量相等的溶液沸点04.181301t=111.96 同理223.45 Ct288.51 Ct 355 Ct（2）等压力降原则的沸点相邻两效间的压力差为i270.3 15.743pkPa=84.85 kPa5.1851pkPa6.1171t同理6.1002pkPa9.992t可见，不同简化方法估算溶液的沸点值有一定差别。8、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

19、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:t1=t0RrqqmwmD=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=1059、将 8%的 NaOH 水溶液浓缩到 18%，进料量为 4540 kg 进料温

20、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=qmFCpo(t1t0)+qmwr=4540/36003.85103(8821)+2522/36002298.610

21、3=1936103WqmD=Q/r=1936103/(2234.4103)=0.87kg/s=3130kg/h古今名言-第 6 页敏而好学，不耻下问孔子业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随韩愈兴于诗，立于礼，成于乐孔子己所不欲，勿施于人孔子读书破万卷，下笔如有神杜甫读书有三到，谓心到，眼到，口到朱熹立身以立学为先，立学以读书为本欧阳修读万卷书，行万里路刘彝黑发不知勤学早，白首方悔读书迟颜真卿书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲于谦书犹药也，善读之可以医愚刘向莫等闲，白了少年头，空悲切岳飞发奋识遍天下字，立志读尽人间书苏轼鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书李苦禅立志宜思真品格，读书须尽苦功夫阮元非淡泊无以明志，非宁静无以致远诸葛亮熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟孙洙唐诗三百首序书到用时方恨少，事非经过不知难陆游问渠那得清如许，为有源头活水来朱熹旧书不厌百回读，熟读精思子自知苏轼书痴者文必工，艺痴者技必良蒲松龄声明-第 7 页访问者可将本资料提供的内容用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵犯本文档及相关权利人的合法权利。谢谢合作！