第七章蒸发

整理文档很辛苦,赏杯茶钱您下走!

免费阅读已结束,点击下载阅读编辑剩下 ...

阅读已结束,您可以下载文档离线阅读编辑

资源描述

河南工程学院——《化工原理》习题蒸发1第七章蒸发一填空题1.蒸发器的生产强度是指______;提高蒸发器的生产强度的主要措施是_____、___。2.蒸发过程中引起温度差损失的原因有(1)__________,(2)_________,3)_________。3.多效蒸发与单效蒸发相比,其优点是_______;明显的缺点是、。多效蒸发操作流程有______、_______和______。4.按照溶液在蒸发器中的流动情况,可将蒸发器分为两大类:________和。5.要想提高生蒸汽的经济性,可以________,________,_________,_________。6.常用蒸发器主要由和两部分构成。7.升膜式蒸发器的优点是,特别适合于处理溶液,但不适合于处理。8.循环型蒸发器的共同特点是,特别不适合于处理。9.一双效并流蒸发器,冷凝器操作温度为60℃,系统的总温度差损失为9℃,第一、二效的有效温差分别为18℃及25℃。则第一效的溶液沸点温度为;第一效的生蒸汽温度为。10.在三效并流加料蒸发流程中,从第一效至第三效,溶液浓度将愈来愈,蒸发室的真空度将愈来愈,溶液的沸点将愈来愈,各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈。11.与常压蒸发比较,真空蒸发的优点是。12.多效蒸发中的最佳效数含义是。13.多效蒸发的效数受到技术上的限制,主要是因为存在;多效蒸发是以牺牲设备的已换取加热蒸汽的经济性。14.写出三种单程型蒸发器的名称:。这种类型的蒸发器特别适用于。15.蒸发操作的特点有、、、。16.写出三种循环型蒸发器的名称:、、。二简答题1.蒸发操作的目的及特点是什么?蒸发设备有那几种类型?2.什么是蒸发操作的经济性,为提高生蒸汽的利用率可采用哪些方法?3.真空蒸发的优缺点是什么?4.如何提高蒸发的生产强度?5.溶液蒸发时产生的温度差损失是由什么原因引起的?6.蒸发的效数增加,对操作费用和设备费如何影响?7.杜林规则的内容是什么?8.并流加料的优缺点有哪些?9.逆流加料的优缺点有哪些?河南工程学院——《化工原理》习题蒸发210.多效蒸发的效数是否有限制,为什么?三计算题【7-1】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50kPa,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101.3kPa时,25%NaOH溶液的沸点为113.07℃。常压下溶液的沸点升高为Δa=(113.07–100)℃=13.07℃50kPa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座标81.2℃作垂直线交组成为25%的杜林线,再由该点查得纵座标的温度为93℃,此即50kPa下溶液的沸点tA。=(93–81.2)℃=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。【7-2】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2.0m,冷凝器的操作压力为8kPa,溶液的平均密度为1160kg/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:8kPa压力下对应二次蒸汽温度为41.3℃,水的汽化热为2497kJ/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B41.341.311.543.8t的计算如下:m2Lgpp与43.8℃相对应的压力p=9.25kPa则m11602.09.819.2510002pkPa=20.63kPa与pm对应的溶液沸点为60.7℃,即tB=60.7℃【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),河南工程学院——《化工原理》习题蒸发3原料液流量为1000kg/h。蒸发室的操作绝对压力为50kPa(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0.3MPa(133.3℃),蒸发器的热损失为12kW。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)0.45xWFxkg/h=777.8kg/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220kJ/kg,115℃的焓为440kJ/kg;45%NaOH水溶液115℃的焓545kJ/kg;115℃水蒸汽的焓为2702.5kJ/kg,0.3MPa下r=2168.1kJ/kg。60℃加料时10L()WHFWhFhQDr=777.82702.5(1000777.8)54510002203600122168.1kg/h=943.9kg/h214.18.7779.943WDe115℃加料时D1.21681236004401000545)8.7771000(5.27028.777kg/h=842.4kg/h083.18.7774.842e显然,随加料温度提高,D及e值均下降。【7-4】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1000kg/h,温度从20℃升到70℃,其比热容C0=3.96kJ/(kg∙℃)。完成液的组成为0.28(质量分数,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m112598tTt℃=27℃91981Tt℃=7℃(2)料液组成91℃下蒸汽的冷凝热6.2281rkJ/kghkJ1098.1hkJ)2070(96.31000)(500ttFCp河南工程学院——《化工原理》习题蒸发46.22811980004Wkg/h=347.1kg/h1.347kg/h)28.01(1000)1(010xxxFWkg/h1828.00x(3)加热蒸汽消耗量及其经济性98℃和125℃的相变热分别为2263.4kJ/kg和2191.8kJ/kgrQttFCrWDLp)(10=0.409kg/h8.2191)7098(96.310004.22631.347kg/h8486.00.4091.347DWE【7-5】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=3.90kJ/(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101.3kPa。蒸发器的总传热系数K0=1160W/(m2∙℃),其热损失为8kW。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)产品流量)50.015.01(1500)1(10xxFWkg/h=1050kg/h50151500)1(110xxFWFLkg/h=450kg/h(2)65℃下水的汽化热为r=2343.4kJ/kg201.3kPa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=1222kg/h164.110501222e(3)蒸发器的传热面积4.23431050)3065(90.31500QkJ/h=2.665×106kJ/h=740kWmB120.365tTt℃=55.3℃3.55116010740300mtKQSm2=11.54m2【7-6】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,浓缩液的组成河南工程学院——《化工原理》习题蒸发5为x1(质量分数,下同),流量为L1=500kg/h,溶液沸点为105℃(即二次蒸汽温度),该温度下水的汽化热1r=2245.4kJ/kg,物料平均比热容cp=3.52kJ/(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=2283.1kJ/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)0.32xWLxkg/h=250kg/h22121211()2502283.15003.52(25)2245.4pWrLCttDWrkg/h=234.6kg/h11234.6500FWLkg/h=734.6kg/h6.234)16.01(6.73401xWkg/h解得x0=0.1089【7-7】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=270.3kPa(对应饱和温度130℃)、第三效溶液的沸点t3=55℃(对应p3=15.74kPa)。各效的总传热系数分别为:K0,1=2600W/(m2∙℃),K0,2=2000W/(m2∙℃),K0,3=1400W/(m2∙℃)。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。解:(1)各效传热量相等的溶液沸点0,11m0,10,20,3112600(13055)18.04C111111260020001400KttKKK04.181301t℃=111.96℃同理223.45Ct288.51Ct355Ct(2)等压力降原则的沸点相邻两效间的压力差为i270.315.743pkPa=84.85kPa5.1851pkPa6.1171t℃同理6.1002pkPa9.992t℃可见,不同简化方法估算溶液的沸点值有一定差别。河南工程学院——《化工原理》习题蒸发6【7-8】在中央循环管蒸发器内将NaOH水溶液由10%浓缩至20%,试求:(1)利用图7-4求50kPa时溶液的沸点。(2)利用经验公式计算50kPa时溶液的沸点。解:由于中央循环管蒸发器内溶液不断地循环,故操作时器内溶液浓度始终接近完成液的浓度。从附录中查出压强为101.33kPa及50kPa时水的饱和温度分别为100℃及81.2℃,压强为50kPa时的汽化热为2304.5kJ/kg。(1)利用图7-4求50kPa压强下的沸点50kPa压强下水的沸点为81.2℃,在图7-4的横标上找出温度为81.2℃的点,根据此点查出20%NaOH水溶液在50kPa压强下的沸点为88℃。(2)利用经验公式求50kPa压强下的沸点用式7-9求20%NaOH水溶液的杜林线的斜率,即k=1+0.142x=1+0.142×0.2=1.028再求该线的截距,即ym=150.75x2-2.71x=150.75×0.22-2.71×0.2=5.488又由式7-10知该线的截距为ym=tA′-ktw′=5.488将已知值代入上式,得tA′-1.028×81.2=5.488解得tA′=88.96℃即在50kPa压强下溶液沸点为88.96℃。由于查图7-4时引入误差,以及式7-9及式7-10均为经验公式,也有一定的误差,故二种方法的计算结果略有差异。【7-9】某工厂

1 / 8
下载文档,编辑使用

©2015-2020 m.777doc.com 三七文档.

备案号:鲁ICP备2024069028号-1 客服联系 QQ:2149211541

×
保存成功