《化工原理》课程教学资源（习题解答）蒸发习题解2

第五章习题解 1)解:①冷凝器真空度为90kPa 绝对压强:1013-90=.3kP该压强下二次蒸汽温度Tx=47.3℃ 加热蒸汽绝压300kPa,对应温度T=1333℃C 查NaOH溶液杜林图,50%NaOH溶液在11.3kPa下沸点84℃ 84-47.3=36.7℃ Pn=P+81=113+÷×1500×9.81×2=26.0kPa 63.9℃ t=63.9-47.3=166℃ 取△=1℃ △=△+△"+△"=367+166+1=543℃ t=T+△=47.3+54.3=101.6℃ M=T-t=133.3-1016=31.7℃ ②冷凝器真空度为30kPa,绝压101.3-30=71.3kPa,对应二次蒸汽温度 Tk=90.3℃查50%NaOH溶液在71.3kPa下沸点131℃ △=131-90.3=407℃ pn=p+pg1=71.3+×1500×9.81×2=86kPa 查t=951℃ A"=951-90.3=4.8℃ △=△+△"+△"=40.7+48+1=465℃ t=T+△=90.3+465=1368>T=133.3℃ 所以传热无法进行。 2)解:加热蒸汽绝压:101.3+196=297.3kPa 查得T=133℃,y=2196J/kg 水溶液103℃,汽比热2251J/kg,按y′=2251J/kg 原料液比热取

第五章习题解 1) 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 TK = 47.3 ℃ 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℃ 84 47.3 36.7 '  = − = ℃ 1500 9.81 2 26.0 2 1 11.3 2 1 pm = p + gl = +    = kPa 查 t pm = 63.9 ℃  = t pm − t p = 63.9 − 47.3 =16.6 ℃ 取  =1 ℃  =  +  +  = 36.7 +16.6+1= 54.3 ℃ t = TK +  = 47.3+ 54.3 =101.6 ℃ t =T −t =133.3−101.6 = 31.7 ℃ ②冷凝器真空度为 30kPa，绝压 101.3-30=71.3kPa，对应二次蒸汽温度 TK = 90.3 ℃ 查 50%NaOH 溶液在 71.3kPa 下沸点 131℃  =131−90.3 = 40.7 ℃ pm p gl 1500 9.81 2 86kPa 2 1 71.3 2 1 = +  = +    = 查 t pm = 95.1 ℃  = 95.1−90.3 = 4.8 ℃  =  +  +  = 40.7 + 4.8+1= 46.5 ℃ t = TK +  = 90.3+ 46.5 =136.8  T =133.3 ℃ 所以传热无法进行。 2）解：加热蒸汽绝压：101.3+196=297.3kPa 查得 T=133℃，  = 2196kJ / kg 水溶液 103℃， 汽比热 2251 kJ / kg,按  = 2251kJ / kg 原料液比热取

Q=Ks(T-t)=wy+FC o(t-to) KS(T-t)-FCo(, -to) 930×50×(133-103)×3600/1000-2700×390×(103-15) 2251 =1.820×103kg/h Fx。2700×007 =21.5% 2700-1820 KS(T-t)930×50×(133-103) 2169 103kg 3)冷凝器内二次蒸汽绝对压强101.3-79=223kPa 查T=616℃,y=2350Jkg =T+A=616+8=696℃ W=F(1--)=1000×(1-)=5714kg/h X, Q=KS(T-4) t1 5714×2350 1000 69.6+ 3600 930×10 查该温度饱和蒸汽压强P=143kPa

( ) ( ) 0 1 0 Q KS T t w FC t t p = − =   + − kg h KS T t FC t t w p 1.820 10 / 2251 930 50 (133 103) 3600/1000 2700 3.90 (103 15) ( ) ( ) 3 0 1 0 =    −  −   − =  − − − =  kg h KS T t D F w Fx x 2.32 10 / 2169 ( ) 930 50 (133 103) 21.5% 2700 1820 2700 0.07 3 0 =    − = − = = −  = − =   3） 冷凝器内二次蒸汽绝对压强 101.3-79=22.3kPa 查 T = 61.6 ℃，   = 2350kJ / kg t 1 = T +  = 61.6 +8 = 69.6 ℃ 930 10 1000 3600 571.4 2350 69.6 ( ) ) 571.4 / 0.35 0.15 (1 ) 1000 (1 1 1 1 0    = +  = + = − =  = − =  − = KS w T t Q KS T t w kg h x x w F   =109.7℃ 查该温度饱和蒸汽压强 P=143kPa

4)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 W=F(1-)=22700×(1-02)=18160kg/h 并流加料,设:W:W2=1:1.1:1.2,则 18160=5503kg/h W2=×18160=6053kg/h W3=×18160=6604kg/h F 22700×0.1 =0.132 F-W22700-5503 22700×0.1 0.204 F-W-W222700-5503-6053 0.50 查△1=6℃A"=0△"=1℃ 查△2=1 查△3=38℃3=0 ∑△=△+△2+△3=(6+1)+(12+1)+38=58℃ 加热蒸汽压强500kPa查T=152℃ 末效二次蒸汽压强14kPa查T3=52℃ ∑M=(T-7)-∑△=152-52-58=42℃ ②估算各效有效温度差及各效二次蒸汽温度、溶液温度 1/K 2840 8.1℃ 2840 K1K2K3284017001135 1700 13.6℃ 284017001135

4）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 kg h x x W F ) 18160 / 0.5 0.1 (1 ) 22700 (1 3 0 = − =  − = 并流加料，设 : : 1:1.1:1.2, W W1 W2 = 则 0.50 0.204 22700 5503 6053 22700 0.1 0.132, 22700 5503 22700 0.1 3 1 2 0 2 1 0 1 = = − −  = − − = = −  = − = x F W W Fx x F W Fx x 查 1  =6℃ 1  =0 1  =1 ℃ 查 2  =12℃ 2  =0 2  =1℃ 查 3  =38℃ 3  =0 /  = 1 + 2 + 3 = (6+1) + (12+1) +38 = 58 ℃ 加热蒸汽压强 500kPa,查 T1 =152 ℃ 末效二次蒸汽压强 14kPa,查 T3  = 52 ℃ t = (T1 −T3 ) − =152−52−58 = 42 ℃ ②估算各效有效温度差及各效二次蒸汽温度、溶液温度 8.1 2840 549 1135 1 1700 1 2840 1 2840 1 1 1 1 1/ 1 2 3 1 = = + + = + +  = K K K K t i ℃ 13.6 1135 1 1700 1 2840 1 1700 1 2 = + + t = ℃ W kg h W kg h W kg h 18160 6604 / 3.3 1.2 18160 6053 / 3.3 1.1 18160 5503 / 3.3 1 3 2 1 =  = =  = =  =

△3=42-8.1-13.6=20.3℃ t1=T1-△2=152-8.1=1439℃ T=1-△1=1439-6-1=1369℃ T2=1369 t2=72-△2=1369-136=123.3℃ T2=T2-△2=1233-12-1=110.3℃ T,=1103℃ t3=73-M3=1103-20.3=90℃ T3=t3-Δ3=90-38=52℃ ③热量衡算: FC,(0-1) W,=D 22700×4.19×(40-143.9) 2326 D-4249 (1) W=n (F-W)C。(t1-12) =×(22700-W)×419×(1439-1233) +(20031 三0.9 y2 W1-W2)C,(t2-t3) W3=W2 2+(22700-W1-W2)×4.19×(1233-90) W2+(22700-18160+W3)×00600 即0.94W2=W,+272 (3) 取(1)、(2)、(3)和W1+W2+W=18160解得 D1=9649kg/h,W1=5400kg/h W2=6042kg/h,W=6718kg/h

t 3 = 42−8.1−13.6 = 20.3 ℃ 则 T1 =152 ℃ t 1 = T1 − t 2 =152−8.1=143.9 ℃ T1  = t 1 − 1 =143.9 − 6 −1=136.9 ℃ T2 =136.9 ℃ t 2 = T2 − t 2 =136.9 −13.6 =123.3 ℃ T2  = T2 − 2 =123.3−12−1=110.3 ℃ T3 =110.3 ℃ t 3 = T3 − t 3 =110.3− 20.3 = 90 ℃ T3  = t 3 − 3 = 90−38 = 52 ℃ ③热量衡算： 即 （ ） （ ） （） 0.94 272 3 (22700 18160 ) 0.0600 2326 (22700 ) 4.19 (123.3 90) ( ) ( ) 0.963 842 2 (22700 ) 0.0371 2326 (22700 ) 4.19 (143.9 123.3) ( ) ( ) 4249 1 2326 22700 4.19 (40 143.9) ( ) 3 2 2 3 1 2 2 3 1 2 2 3 3 2 3 2 1 1 1 1 1 2 1 1 2 2 1 2 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 = + = + − +  − −   − = +  − − − +  = = + = + −  −   − = +  − − +  = = −   − = +  − +  = W W W W W W W F W W C t t W W W W W W W F W C t t W W D D FC t t W D p p i p          取（1）、（2）、（3）和 W1 +W2 +W3 =18160 解得 W kg h W kg h D kg h W kg h 6042 / 6718 / 9649 / 5400 / 3 4 1 1 = = = = ， ，

④计算各效面积 9649×2326×1000 3600=271m K1△t1 2840×8.1 W 5400×2326×1000 3600 =15lm 1700×13.6 n 6042×2326×1000 =169m K3△t3 1135×20.3 各效面积不等,重新分配有效温度差 A1△t1+A2△t2+A34t3 △t 271×8.1+151×13.6+169×20.3 =183m 42 A1△t1271×8.1 120°C 183 A,△t,151×136 11.2 183 A3△t3169×20.3 18.8℃ 183 ⑤重算各效温度: T}=52℃ t3=T+△3=52+38=90℃ T3=t3+Mt3=90+18.8=1088℃ T2=1088℃ t2=T+△2=1088+12+1=1218℃ 12=t2+Mt2=1218+112=133℃ T=133℃ T=t1+M1=140+12=152℃

④计算各效面积： 2 3 3 2 2 3 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 1 169 1135 20.3 3600 1000 6042 2326 151 1700 13.6 3600 1000 5400 2326 271 2840 8.1 3600 1000 9649 2326 m K t W A m K t W A m K t D A =    =   = =    =   = =    =  =    各效面积不等，重新分配有效温度差： C A A t t m t A t A t A t A 1 1 0 1 2 1 1 2 2 3 3 12.0 183 271 8.1 183 42 271 8.1 151 13.6 169 20.3 =  =    = =  +  +  =   +  +  =  11.2 183 2 2 151 13.6 2 =  =    = A A t t ℃ 18.8 183 3 3 169 20.3 3 =  =    = A A t t ℃ ⑤重算各效温度： T3  = 52 ℃ t 3 = T3 + 3 = 52+ 38 = 90 ℃ T3 = t 3 + t 3 = 90+18.8 =108.8 ℃ T2  =108.8 ℃ t 2 = T2  + 2 =108.8+12+1=121.8 ℃ T2 = t 2 + t 2 =121.8+11.2 =133 ℃ T1  =133 ℃ t 1 = T1 + 1 =133+ 6 +1=140 ℃ T1 = t 1 + t 1 =140+12 =152 ℃