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化工原理(管国锋主编_第三版)课后习题答案 下学期(五~
化工原理第三版(管国峰 赵汝溥 主编)
课后习题答案汇总
下学期(五~八,十章)
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=71.3kPa,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930 W/(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930 W/(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=143kPa
4)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4.19 kJ/(㎏·)。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=1700W/(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㎏/h 183㎡]
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W
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