发布时间 : 星期六 文章传热、蒸发更新完毕开始阅读
24、在单效蒸发器中将2000kg/h的某种水溶液从10％浓缩至25％。原料液的比热容为3.77kJ/(kg·℃)，操作条件下溶液的沸点为80℃。加热蒸气绝对压强为200kPa，冷凝水在加热蒸气的饱和温度下排除。蒸发室的绝对压强为40kPa。忽略浓缩热及蒸发器的热损失。当原料液进入蒸发器的温度分别为30℃和80℃时，通过计算比较它们的经济性。
解 蒸发操作的经济性为e＝D/W，则分别用物料衡算求出W及热量衡算求出D，即可进行比较。
先由物料衡算求出水分蒸发量 W?F(1?x00.1)?2000(1?)?1200kg/h x10.25因QL＝0，则热量衡算的计算式为 D?Wr'?Fcp0(t1?t0)r
由水的饱和蒸气压表查出：
加热蒸气 p＝200kPa时，r＝2205kJ/kg 二次蒸气 p’=40kPa时，r’＝2319 kJ/kg 当t0=30℃时
1200?2319?2000?3.77(80?30)?1433kg/h2205
D1433e???1.194W1200D?当t0＝80℃时
1200?2319?1262kg/h2205
1262e??1.0521200D?讨论：计算结果表明，原料液的温度越高，蒸发1kg水消耗的加热蒸气量越少。
25、用一悬筐式单效蒸发器将10％的氢氧化钠溶液浓缩至20％，处理量为lOt／h，原料液的比热为3.77kJ／kg·K，进料温度为333K，加热室内溶液的密度为1176kg／m3，平均高度为1.2m，蒸发器内的操作压强为41．37kPa，加热蒸汽压强为206．85kPa，热损失为63700kJ
／h，假设加热器的总传热系数为2000w／m2 K，试求加热蒸汽消耗量和蒸发器所需的传热面积。
解 1、加热蒸汽消耗量
首先根据下式求出水分蒸发量
W＝F·(1－
XW1) XW20.1) ＝5000kg/h ＝10000×(1－0.2 又 t1＝T＇+Δ
＝T＇+Δ＇+ Δ″+ ????
(1)先求Δ＇
由附录查得20%的氢氧化钠水溶液在常压下的沸点为381.3K，故： Δ常′ ＝381.3-373＝8.3K
再由水蒸汽表查得41.37kPa时饱和蒸汽的温度(即纯水的沸点)T′＝349.88K，汽化潜热为2318.1 kJ/kg，故校正系数为：
349.88T'2 f＝0.0162 ＝0.0162×＝0.856
r2318.12溶液的沸点升高Δ＇为：
Δ＇＝f·Δ常′ ＝0.856×8.3＝7.1 K （2）求Δ″
Δ″＝Tp均－Tp0
根据下式求出溶液的平均压力
P均＝P0 + ＝41.37＋
?gh 21176?9.81?1.2＝48.29 kPa
2从水蒸汽表上查得P均下水的沸点Tp均＝353.7 K 前已查得Tp0 ＝ T′＝349.88 K
Δ″＝Tp均－Tp0
＝353.7－349.88＝3.82 K
(3) 取????＝1 K
则 t1＝T＇+Δ
＝T＇+Δ＇+ Δ″+ ???? ＝349.88 ＋7.1＋3.82＋ 1 =361.8 K
加热蒸汽量可根据下式求得，已知原料液温度t0= 333 K D＝
F?c0?(t1?t0)?W?r?QL
R10000?3.77?(361.8?333)?5000?2318.1?63700
2199.5D＝
＝5792.2 kg/h
2．计算蒸发器的传热面积
S?QDR ?K(TB?t1)K(TB?t1)已知 K＝2000W/m2·K ， 查得206.85kPa时，TB＝394.46 K 则 S＝
2199.5?5792.2/36002
＝54.2 m
2000?(394.46?361.8/103)