化工原理(管国锋主编 第三版)课后习题答案5 蒸发

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1、第5章蒸发1）在单效蒸发器内，将NaOH稀溶液浓缩至50%，蒸发器内液面高度为2.0m,溶液密度为1500kg/m3，加热蒸汽绝对压强为300kPa,冷凝器真空度为90kPa，问蒸发器的有效传热温度差为多少？若冷凝器真空度降为30kpa，其它条件不变，有效传热温度差有何变化？[32℃]解:①冷凝器真空度为90kPa绝对压强：101.3-90=11.3kPa,该压强下二次蒸汽温度℃加热蒸汽绝压300kPa,对应温度T=133.3℃查NaOH溶液杜林图，50%NaOH溶液在11.3kPa下沸点84℃℃kPa查℃℃取℃℃℃℃②冷凝器真空度为30kPa，绝压101.3-30=7

2、1.3kPa，对应二次蒸汽温度℃查50%NaOH溶液在71.3kPa下沸点131℃℃查℃℃℃℃所以传热无法进行。2）一常压蒸发器，每小时处理2700kg浓度为7%的水溶液，溶液的沸点为103℃，加料温度为15℃，加热蒸汽的表压为196kpa,蒸发器的传热面积为50m2，传热系数为930W/(m2·℃)。求溶液的最终浓度和加热蒸汽消耗量。[21.5%2.32×103㎏/h]解：加热蒸汽绝压：101.3+196=297.3kPa查得T=133℃，水溶液103℃，汽比热2251原料液比热取3）需要将350kg/h的某溶液从15%蒸浓至35%，现有一传热面积为10m2的小型蒸发

3、器可供利用，冷凝器可维持79kpa的真空度。估计操作条件下的温度差损失为8℃，总传热系数可达930W/(m2·℃)，若溶液在沸点下进料，试求加热蒸汽压强至少应为多少才能满足需要？[143kPa]解：冷凝器内二次蒸汽绝对压强101.3-79=22.3kPa查℃，℃=109.7℃查该温度饱和蒸汽压强P=143kPa4）欲设计一组三效并流蒸发装置，以将NaOH溶液从10%浓缩到50%，进料量为22700㎏/h，原料液温度40℃，比热取4.19kJ/(㎏·℃)。加热蒸汽压强为500kpa,末效二次蒸汽压强为14kpa，各效传热系数分别为K1=2840/(m2·℃),K2=170

4、0W/(m2·℃),K3=1135W/(m2·℃)。各效汽化热均取2326kJ/kg。假设静压引起的温度差损失、热损失忽略。求加热蒸汽消耗量及蒸发器的传热面积（各效面积相等）。[9551㎏/h183㎡]解：①计算各效蒸发量、各效溶液浓度、温度差损失、有效传热温度差并流加料，设则查=6℃=0℃查=12℃=0=1℃查=38℃=0/℃加热蒸汽压强500kPa,查℃末效二次蒸汽压强14kPa,查℃℃②估算各效有效温度差及各效二次蒸汽温度、溶液温度℃℃℃则℃℃℃℃℃℃℃℃℃③热量衡算：取（1）、（2）、（3）和解得④计算各效面积：各效面积不等，重新分配有效温度差：℃℃⑤重算各效温

5、度：℃℃℃℃℃℃℃℃℃⑥重新热量衡算：又解得：⑦重算各效面积：相差不多，不再重算，取平均值：5）计算蒸发硫酸盐黑液用的四效长管液膜式蒸发器。黑液处理量为14m3/h(密度为1158kg/m3),要求从25%浓缩到50%。料液流向为：3效→4效→1效→2效，3效及1效的料液经预热至沸点。各效蒸发量之比可设为W1︰W2︰W3︰W4=1︰1.1︰1︰1.1。加热蒸汽压强为202.6kpa（表压），末效真空度为76kpa。各效传热系数分别为K1=810/(m2·℃),K2=1160W/(m2·℃),K3=1160W/(m2·℃)，K4=1280W/(m2·℃)。原料液比热为3.

6、77kJ/(㎏·℃)[D=1857㎏/hA=92㎡]解：1243X4X3X4DX2①查图：℃℃℃℃加热蒸汽绝压：202.6+101.3=303.9kPa，查℃冷凝器二次蒸汽绝压：101.3-76=25.3kPa，查℃℃②℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃④查汽化热：℃℃℃℃℃又解得：⑤去平均值