化工原理(管国锋主编_第三版)课后习题答案 下学期(五~.doc

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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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