蒸发习题及答案(供参考)

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（）。

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.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，Δa= 113-100=13℃所以沸点升高值为Δ=fΔa=0.729×13=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Δ=63-53.5=9.5℃2、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2100kg•h-1，加热水蒸气的温度为120ºC，其汽化热为2205kJ•kg-1。

已知蒸发器内二次蒸气温度为81ºC，由于溶质和液柱引起的沸点升高值为9ºC，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000W•m-2k-1，沸腾溶液的传热膜系数为3500 W•m-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=2100×2205×103/3600=1.286×106W溶液温度计t=81+9=90℃蒸汽温度T=120 ℃∵1/K=1/h1+1/h2=1/8000+1/3500∴K=2435W/m2K∴S=Q/[K(T-t)]=1.286×106/[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120ºC，进入冷凝器的二次蒸气温度为60ºC，溶质和液柱引起的沸点升高值为45ºC，蒸发器的总传热系数为1000 W•m-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2205kJ•kg-1。

求：蒸发器的传热面积和加热蒸气消耗量。

解：蒸发水份量:q mW= q mF (1-x0/x1)=1000×(1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s加热蒸汽消耗量:∵t1=t0∴R rq q mw mD '==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=105℃∴()()234.201051201000102205139.0mtTKQS=-⨯⨯=-=4、将8%的NaOH水溶液浓缩到18%，进料量为4540 kg进料温度为21ºC，蒸发器的传热系数为2349W•m-2k-1，蒸发器内的压强为55.6Kpa，加热蒸汽温度为110ºC，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88ºC，88ºC时水的汽化潜热为2298.6kJ•kg-1。

8%NaOH的比热容为3.85kJ•kg-1o C-1，110ºC水蒸气的汽化潜热为2234.4kJ•kg-1。

解：q mw=4540(1－8/18)=2522kJ/ht=T－t=109.2－88=21.2℃传热速率：Q=q mF C po(t1－t0)+q mw r＇=4540/3600×3.85×103×(88－21)+2522/3600×2298.6×103=1936×103 Wq mD =Q/r＇=1936×103/(2234.4×103)=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75ºC。

已知在操作压强下蒸发纯水时，其沸点为80ºC。

求溶液的沸点和由于溶液的静压强引起的温度升高的值。

t1＝３４+1.11t＝３４+1.11×80＝１２２.８℃由溶液静压强引起的温度差损失：＝80-75＝5℃6、双效并流蒸发系统的进料速率为1t•h-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108ºC和95ºC。

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其中 t 1=108˚C ， t 2=95˚C ，x 1<20%，近似地 c p1=c pw （1-x 1）=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kg˚C) 95˚C 时 r΄2=2270.9kJ/kg 所以自蒸发量为自蒸发量占第二效总蒸发量的百分数为7、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90ºC 。

用120ºC 的饱和水蒸气加热。

末效二次蒸气的温度为40ºC 。

各效的传热面积均为140m 2。

各效的总传热系数分别为： K 1=2950W •m -2•ºC -1, K 2=2670W •m -2•ºC -1 , K 1=2900W •m -2•ºC -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Δt 1=19˚C Δt 2=21˚C Δt 3=40˚C因为忽略各种温差损失，故各效的加热蒸汽温度及沸点为 T 1=120˚C r 1=2205kJ/kg T 2= t 1= T 1-Δt 1=120-19=101˚C r 2=r΄1 =2257kJ/kg T 3= t 2= T 2-Δt 2=101-21=80˚C r 3=r΄2 =2307kJ/kg T K = t 3= 40˚C r΄3 =2401kJ/kg (2)总蒸发量(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)(0111111t t c q r q t S K Q p mF mw -+'=∆= （a ）)()(12122222t t c q q r q t S K Q p mw mF mw --+'=∆= (b))()(232133333t t c q q q r q t S K Q p mw mw mF mw ---+'=∆= (c)代入已知值 解得：185.48611500mw mF q q -= （d ） 12906.135628mw mw q q -= (e) 1335.35.51713mw mw q q -= (f))55.35.51713()906.135628(111321mw mw mw mw mw mw mwq q q q q q q-+-+=++=∑(g))85.48611500(875.0875.01mw mF mwq q q-==∑ (h)因此，可解出 q mF = 43180kg/h q mw 1 = 11634kg/h q mw 2 = 13454kg/h q mw 3 = 12740kg/h (4)验算Δt80401201=-=-=∆∑KTT t ˚C1.1880117322660111=⨯=∆='∆∑∑t KQ K Q t ˚C63.1880117322732222=⨯=∆='∆∑∑t KQ K Q t ˚C3.4380117326340333=⨯=∆='∆∑∑t KQ K Q t ˚C各效温差与初估温差相差较大，应重新分配 （a ）分配Δt 取Δt 1=20˚C Δt 2=20˚C Δt 3=40˚C（b ）估算各效沸点及相应的汽化热T 2= t 1= T 1-Δt 1=120-20=100˚C r 2=r ΄1 =2258kJ/kg T 3= t 2= T 2-Δt 2=100-20=80˚C r 3=r΄2 =2307.8kJ/kg T K = 40˚C r΄3 =2401kJ/kg (c) 计算总蒸发量 按式（a ）、（b ）及式（c ）计算各效蒸发量 代入已知值 解得：因此，可解出 q mw 1 = 12363kg/h q mw 2 = 12780kg/h q mw 3 = 12583kg/h q mF = 43240kg/h (d)验算Δt1.1980117292800111=⨯=∆=∆∑∑t KQ K Q t ˚C8.1980117292905222=⨯=∆=∆∑∑t KQ K Q t ˚C1.4180117296024333=⨯=∆=∆∑∑t KQ K Q t ˚C与前面所设的 Δt 1=20˚C Δt 2=20˚C Δt 3=40˚C很相近，故认为该温差分配合适，所以 q mF = 43240kg/h8、用双效蒸发器，浓缩浓度为5%（质量分率）的水溶液，沸点进料，进料量为2000 kg •h -1，经第一效浓缩到10%。