-.z.蒸發(fā)習(xí)題及答案蒸發(fā)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(fā)室內(nèi)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(fā)操作中，若使溶液在（）下沸騰蒸發(fā)，可降低溶液沸點而增大蒸發(fā)器的有效溫度差。AA.減壓；B.常壓；C.加壓4.在單效蒸發(fā)中，從溶液中蒸發(fā)1kg水，通常都需要（）1kg的加熱蒸汽。CA.等于；B.小于；C.不少于5.蒸發(fā)器的有效溫度差是指（）。AA.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(fā)器生產(chǎn)強度的主要途徑是增大（）。CA.傳熱溫度差；B.加熱蒸汽壓力；C.傳熱系數(shù)；D.傳熱面積；7.中央循環(huán)管式蒸發(fā)器屬于（）蒸發(fā)器。AA.自然循環(huán)；B.強制循環(huán)；C.膜式8.蒸發(fā)熱敏性而不易于結(jié)晶的溶液時，宜采用（）蒸發(fā)器。BA.列文式；B.膜式；C.外加熱式；D.標準式9.多效蒸發(fā)可以提高加熱蒸汽的經(jīng)濟程度，所以多效蒸發(fā)的操作費用是隨效數(shù)的增加而（）。AA.減少；B.增加；C.不變10.蒸發(fā)裝置中，效數(shù)越多，溫度差損失（）。BA.越少；B.越大；C.不變11.采用多效蒸發(fā)的目的是為了提高（）。BA.完成液的濃度；B.加熱蒸汽經(jīng)濟程度；C.生產(chǎn)能力12.多效蒸發(fā)中，蒸汽消耗量的減少是用增加（）換取的。AA.傳熱面積；B.加熱蒸汽壓力；C.傳熱系數(shù)13.多效蒸發(fā)中，由于溫度差損失的影響，效數(shù)越多，溫度差損失越大，分配到每效的有效溫度差就（）。AA.越??；B.越大；C.不變14.（）加料的多效蒸發(fā)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(shù)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(fā)，宜采用（）蒸發(fā)器。CA.中央循環(huán)管式；B.列文式；C.升膜式二.填空題1.蒸發(fā)是___濃縮溶液___的單元操作。2.為了保證蒸發(fā)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(fā)操作中，造成溫度差損失的原因有：(1)溶質(zhì)的存在使蒸氣壓下降，沸點升高,(2)液柱靜壓強引起,(3)管道流體阻力導(dǎo)致。4.蒸發(fā)器的主體由___加熱室__和__蒸發(fā)室__組成。5.在蒸發(fā)操作中，降低單位蒸氣消耗量的主要方法有：采用多效蒸發(fā),___真空蒸發(fā)_,____加強設(shè)備保溫。6.蒸發(fā)操作按蒸發(fā)器內(nèi)壓力可分為：_加壓_,_常壓_,_真空_蒸發(fā)。7.蒸發(fā)操作中，加熱蒸氣放出的熱量主要用于：（1）二次蒸汽氣化所需的潛墊（2）預(yù)熱原料液（3）補償蒸發(fā)器的熱損失。8.并流加料的多效蒸發(fā)裝置中，各效的蒸發(fā)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(fā)_。9.蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度是指_單位傳熱面積上單位時間內(nèi)所蒸發(fā)的水分量。10.蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力是指_單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水分量_。11.單程型蒸發(fā)器的特點是溶液通過加熱室一次，_不作__循環(huán)流動，且溶液沿加熱管呈_膜狀流動，故又稱為_液膜式_蒸發(fā)器。12.降膜式蒸發(fā)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(huán)蒸發(fā)器內(nèi)溶液的循環(huán)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(fā)器內(nèi)溶液的循環(huán)路線是從中央循環(huán)管_下降_，而從其它加熱管_上升，其循環(huán)的原因主要是由于溶液的_受熱程度_不同，而引起的_密度差異_所致。三.計算題1、在單效蒸發(fā)器內(nèi)，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(zhì)引起的沸點升高值。解：查附錄：15kPa的飽和蒸氣壓為53.5℃，汽化熱為(1)查附錄5，常壓下25%NaOH溶液的沸點為113所以，Δa=113-100=13所以沸點升高值為Δ=fΔa=0.729×13=9.5操作條件下的沸點：t=9.5+53.5=63(2)用杜林直線求解蒸發(fā)室壓力為15kPa時，純水的飽和溫度為53.5℃，由該值和濃度25%查圖5-7，此條件下溶液的沸點為因此，用杜林直線計算溶液沸點升高值為Δ=63-53.5=9.52、在單效蒸發(fā)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，加熱水蒸氣的溫度為120oC，其汽化熱為2205kJ?kg-1。已知蒸發(fā)器內(nèi)二次蒸氣溫度為81oC，由于溶質(zhì)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(shù)為8000W?m-2k-1，沸騰溶液的傳熱膜系數(shù)為3500W?m-2k-1。求蒸發(fā)器的傳熱面積。忽略換熱器管壁和污垢層熱阻，蒸發(fā)器的熱損失忽略不計。解：熱負荷Q=2100×2205×103/3600=1.286×106W溶液溫度計t=81+9=90蒸汽溫度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)]=17.6m3、*效蒸發(fā)器每小時將1000kg的25%（質(zhì)量百分數(shù)，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(zhì)和液柱引起的沸點升高值為45oC，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為1000W?m-2k-1。溶液被預(yù)熱到沸點后進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)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(fā)器的傳熱面積和加熱蒸氣消耗量。解：蒸發(fā)水份量:qmW=qmF(1-*0/*1)=1000×(1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s加熱蒸汽消耗量:∵t1=t0∴=0.139kg/s傳熱面積:∵Q=KS(T-t)蒸發(fā)器中溶液的沸點溫度：t=60+45=105∴4、將8%的NaOH水溶液濃縮到18%，進料量為4540kg進料溫度為21oC，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為2349W?m-2k-1，蒸發(fā)器內(nèi)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(fā)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2298.6kJ?kg-1。8%NaOH的比熱容為3.85kJ?kg-1oC-1，110oC水蒸氣的汽化潛熱為2234.4kJ?kg-1。解：qmw=4540(1－8/18)=2522kJ/ht=T－t=109.2－88=21.2傳熱速率：Q=qmFCpo(t1－t0)+qmwr＇=4540/3600×3.85×103×(88－21)+2522/3600×2298.6×103=1936×103WqmD=Q/r＇=1936×103/(2234.4×103)=0.87kg/s=3130kg/h5、在一中央循環(huán)管式蒸發(fā)器內(nèi)將濃度為10%（質(zhì)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(fā)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：濃度（%）斜率截距10401.021.114.53.4解：溶液沸點用40%NaOH水溶液杜林線的數(shù)據(jù)計算：t1＝３４+1.11t＝３４+1.11×80＝１２２由溶液靜壓強引起的溫度差損失：＝80-75＝56、雙效并流蒸發(fā)系統(tǒng)的進料速率為1t?h-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108oC和95oC。當(dāng)溶液從第一效進入第二效由于溫度降產(chǎn)生自蒸發(fā)，求自蒸發(fā)量和自蒸發(fā)量占第二效總蒸發(fā)量的百分數(shù)。解：兩效并流蒸發(fā)的流程見圖qw1qw2*1=0.15qmF=1000kg/h*0=0.195?C108?C*2=0.3自蒸發(fā)水分量為:其中t1=108?C，t2=95?C，*1<20%，近似地cp1=cpw（1-*1）=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kg?C)95?C時r?2=2270.9kJ/kg所以自蒸發(fā)量為自蒸發(fā)量占第二效總蒸發(fā)量的百分數(shù)為7、在三效蒸發(fā)系統(tǒng)中將*水溶液從5%連續(xù)濃縮到40%。進料溫度為90oC。用120oC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(shù)分別為：K1=2950W?m-2?oC-1,K2=2670W?m-2?oC-1,K1=2900W?m-2?oC-1解：（1）初步估算各效的溫差設(shè)Δt1=19?CΔt2=21?CΔt3=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?Cr1=2205kJ/kgT2=t1=T1-Δt1=120-19=101?Cr2=r?1=2257kJ/kgT3=t2=T2-Δt2=101-21=80?Cr3=r?2=2307kJ/kgTK=t3=40?Cr?3=2401kJ/kg(2)總蒸發(fā)量(3)估算各效蒸發(fā)量及料液量因為各效溶液的比熱熔均相同，故（a）(b)(c)代入已知值解得：（d）(e)(f)(g)(h)因此，可解出qmF=43180kg/hqmw1=11634kg/hqmw2=13454kg/hqmw3=12740kg/h(4)驗算Δt?C?C?C?C各效溫差與初估溫差相差較大，應(yīng)重新分配（a）分配Δt取Δt1=20?CΔt2=20?CΔt3=40?C（b）估算各效沸點及相應(yīng)的汽化熱T2=t1=T1-Δt1=120-20=100?Cr2=r?1=2258kJ/kgT3=t2=T2-Δt2=100-20=80?Cr3=r?2=2307.8kJ/kgTK=40?Cr?3=2401kJ/kg(c)計算總蒸發(fā)量按式（a）、（b）及式（c）計算各效蒸發(fā)量代入已知值解得：因此，可解出qmw1=12363kg/hqmw2=12780kg/hqmw3=12583kg/hqmF=43240kg/h(d)驗算Δt?C?C?C與前面所設(shè)的Δt1=20?CΔt2=20?CΔt3=40?C很相近，故認為該溫差分配合適，所以qmF=43240kg/h8、用雙效蒸發(fā)器，濃縮濃度為5%（質(zhì)量分率）的水溶液，沸點進料，進料量為2000kg?h-1，經(jīng)第一效濃縮到10%。第一、二效的溶液沸點分別為95oC和75oC。蒸發(fā)器消耗生蒸汽量為800kg?h-1。各溫度下水蒸氣的汽化潛熱均可取為2280kJ?kg-1解：第一效蒸發(fā)水量：已知：qmD1=800kg/h,r1=r1?=2280kJ/kg,qmw1=qmD1=800kg/h第二效蒸發(fā)水量：已知：qmD2=qmw1=800Kg/h,qmF2=qmF-qmw1=2000-800=1200kg/h*02=*1=qmF*0/(qmF-qmw1)=2000×0.05/(2000-800)=0.033t1=95?Ct2=70?Cr2=r2’Cpo=Cpw(1-*02)=4.187×(1-0.0833)=3.84kJ/(kg?C)蒸發(fā)水量qmw=qmw1+qmw2=800+840=1640kg/h.9、用三效并流加料的蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮NaOH水溶液，系統(tǒng)對原液的處理量為2.4×104kg?h參數(shù)如下：第一效：生蒸氣壓強：4atm進料：濃度10.6%；溫度，80oC；傳熱系數(shù)：K1=1500W?m-2?oC-1第二效：傳熱系數(shù)：K2=1000W?m-2?oC-1第三效：完成液濃度：30%傳熱系數(shù)：K3=560W?m-2?oC-1末效冷凝器壓強：0.2atm料液比熱容為：3.77kJ?kg-1oC-1，（設(shè)各效傳熱面積相等）解：總蒸發(fā)量估算各效溶液濃度設(shè)各效水分蒸發(fā)量相等，故所以可得同理可得*2=0.1865=18.65%*3=0.3=30%估算各效溶液的沸點和有效溫度差蒸汽壓力按等壓分配原則，各效壓降為atm因此，計算得各效蒸汽壓力，并由此查得相應(yīng)二次蒸汽壓力下的參數(shù)，列表于下123二次蒸汽壓力，atm3.41.80.2二次蒸汽溫度，?C137.2116.359.7二次蒸汽焓，kJ/kg273427032605二次蒸汽潛熱，kJ/kg215722162356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?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Δ1?=143-137.2=5.8?CΔ2?=127-116.3=10.7?CΔ3?=78-59.7=18.3?C∑Δ?=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Δ1″=1?CΔ2″=2?CΔ3″=5?C∑Δ″=8?C管路損失引起的溫度差每一效為1?C，因此∑Δ″?=3?C因此三效的總溫差損失為∑Δ=∑Δ?+∑Δ″+∑Δ″?=34.8+8+3=45.8?C4atm的生蒸汽的飽和溫度為T1=151.1?C，其潛熱為r1=2115kJ/kg。因此，若無溫差損失，總的傳熱溫差為ΔtT=T1-Tk=151.1-59.7=91.4?C除去損失的溫差后，三效蒸發(fā)的有效總溫差為∑Δt=ΔtT-∑Δ=91.4-45.8=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(fā)量以所求得各效溶液的沸點作為初值，求各效的自蒸發(fā)系數(shù)分母可以用二次蒸汽汽化潛熱簡化計算。同理可求得β2=0.00695，β3=0.02由于系數(shù)ηi=0.98-0.07Δ*i，所以η1=0.98-0.07×（）=0.962同理可求得η2=0.946η3=0.896由式（5-19a）忽略蒸汽汽化潛熱的差別，代入已知量所以（a）所以（b）（c）由總蒸發(fā)量與各效蒸發(fā)量之間的關(guān)系（d）聯(lián)合求解式（a）、(b)、(c)和(d)得到生蒸汽消耗量qmD1=7840kg/h各效蒸發(fā)量分別為qmw1=4920kg/hqmw2=5125kg/hqmw3=5485kg/h(五)各效傳熱量及溫差計算不取額外蒸汽qmD2=qmw1=4920kg/h,qmD3=qmw2=5125kg/h因此各效的傳熱量為Q1=qmD1r1=7840×2115=1.65×107W同理可求得Q2=2.94×106WQ3=3.14×106W各效傳熱系數(shù)分別為1500、1000、560W/m2?C，因此已知總的有效溫差∑Δt=45.6?C，當(dāng)各效傳熱面積相同時，