05化工原理第五章习题答案

5-1、在葡萄糖水溶液浓缩过程中，每小时的加料量为kg 3000，浓度由15%（质量）浓缩到70%（质量）。试求每小时蒸发水量和完成液量。（答：1h kg 2357−⋅，1

h 43kg 6−⋅）解：⑴蒸发水量10h kg 2357)70

.015.01(3000)1(−⋅=−=−

=x x F W ；⑵完成液量1h kg 64323573000−⋅=−=−W F 。

5-2、固体NaOH 的比热容为11K kg kJ 31.1−−⋅⋅，试分别估算NaOH 水溶液浓度为10%和25%时的比热。（答：11K kg kJ 77.3−−⋅⋅，11K kg .47kJ 3−−⋅⋅）

解：⑴%10浓度的NaOH 溶液：

11K kg kJ 77.3)1.01(183.4)1(−−⋅⋅=−=−=x c c w ；

⑵%25浓度的NaOH 溶液：

11K kg kJ 47.325.031.1)25.01(183.4)1(−−⋅⋅=×+−=+−=′x c x c c w 质。5-3、已知单效常压蒸发器每小时处理kg 2000NaOH 水溶液，溶液浓度由15%（质量）浓缩到25%（质量）。加热蒸汽压力为92kPa 3（绝压），冷凝温度下排出。分别按20℃加料和沸点加料（溶液的沸点为113℃）。求此两种情况下的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。假设蒸发器的热损失可以忽略不计。（答：1h kg 1160−⋅、45.1，1h 50.9kg 8−⋅、06.1）解：蒸发水量110h kg 800)25

.015.01(20001(−⋅=−=−=x x F W ，92kPa 3时蒸气的潜热1kg kJ 2132−⋅=r ，

NaOH 溶液的比热11K kg kJ 56.3)15.01(183.4)1(−−⋅⋅=−=−=x c c w ，

⑴原料于C 20°加入二次蒸气的焓1

kg kJ 2670−⋅1

h kg 11602132

2056.32000267080011356.3)8002000(−⋅=××−×+××−=D 45.18001160==W D ；⑵沸点加料

1

h kg 9.8502132

11356.32000267080011356.3)8002000(−⋅=××−×+××−=D 06.18009.850==W D 。5-4、传热面积为52m 2的蒸发器，在常压下每小时蒸发2500kg 浓度为7%（质量）的某种水溶液。原料液的温度为95℃，常压下的沸点为103℃。完成液的浓度为45%（质量）。加热蒸汽表压力为96kPa 1。热损失为110000W 。试估算蒸发器的总传热系数。（答：12K m W 936−−⋅⋅）

解：查得96kPa 1时水蒸气饱和温度为C 9.132°，

atm 1时水蒸气的潜热为1kg kJ 2258−⋅，

110h kg 211145

.007.01(25001(−⋅=−=−=x x F W ，11K kg kJ 894.3)07.01(183.4)1(−−⋅⋅=−=−=x c c w ，

由传热方程及热量衡算式得：

损

Q W t t Fc t t KA r ++−=−)()(0112

1100001022583600

2111)95103(10894.336002500)1039.132(5233+××+−××=

−K 解得：12K m W 936−−⋅⋅=K 。

5-5、已知25%（质量）的NaCl 水溶液在kPa 3.101压力下的沸点为107℃，在9.6kPa 1绝对压力下的沸点为65.8℃。试利用杜林规则计算此溶液在9kPa 4绝对压力下的沸点。（答：C 48.87°）解：由K t t t t W

W A A =′−′−，常压下水的沸点为C 100°，查表得：9.6kPa 1下水的沸点为C 7.59°，

9kPa 4下水的沸点为C 9.80°，

022.1100

7.591078.65==−−K ，022.1100

9.80107==−−K t A ，解得：C 48.87°=A t 。5-6、试计算浓度为30%（质量）的NaOH 水溶液，在450mmHg （绝压）下由于溶液的蒸汽压降低所引起的温度差损失。（答：C 5.19°）

解：查表得：mmHg 450下蒸气饱和温度为C 5.85°，

NaOH %30溶液的沸点为C 105°，

因溶液沸点升高引起的温度损失，即由蒸气压降低引起的温度损失，

C 5.195.85105°=−=∆′。

5-7、某单效蒸发器的液面高度为2m ，溶液的密度为3m kg 1250−⋅。试通过计算比较在下列操作条件下，因液层静压力所引起的温度差损失：⑴操作压力为常压；⑵操作压力为330mmHg （绝压）。（答：C 8.2°，C 9.5°）解：液层2

gL p p m ρ+=，⑴二次蒸气压力为常压时：

Pa 10136.12

28.9125010013.155×=××+

×=m p ，常压下水的沸点为C 100°，在m p 压力下水的沸点为C 8.102°，

因液层静压力引起的温度损失C 8.21008.102°=−=−=∆′p p t t m ；

⑴二次蒸气压力为mmHg 330时：

Pa 10625.52

28.9125010013.176033045×=××+××=m p ，mmHg 330下水的沸点为C 4.78°，在m p 压力下水的沸点为C 3.84°，

因液层静压力引起的温度损失C 9.54.783.84°=−=′−′=∆′′p p t t m 。5-8、用单效蒸发器浓缩CaCl 2水溶液，操作压力为2m kN 3.101−⋅，已知蒸发器中CaCl 2溶液的浓度为40.83%（质量），其密度为3m 340kg 1−⋅。若蒸发时的液面高度为1m 。试求此时溶液的沸点。（答：C 122°）解：蒸发器中平均静压力差：

Pa 65722

18.913402=××==

∆gL p ρ，常压下C 100°=p T ，Pa 1008.1657210013.155×=+×=′p ，