化工原理自测题.doc

第四章蒸发
1、用一单效蒸发器将2500kg/h的NaOH水溶液由10%浓缩到25%(均为质量百分数),已知加热蒸气压力为450kPa,,溶液的沸点为115℃,/(kg·℃),热损失为20kW。试计算以下两种情况下所需加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。(1)进料温度为25℃;(2)沸点进料。
解:
求水蒸发量W
应用式(4-1)
(2)求加热蒸汽消耗量
应用式(4-4)
由书附录查得450kPa和115℃
则进料温度为25℃时的蒸汽消耗量为:
单位蒸汽消耗量由式(4-5a)计算,则

原料液温度为115℃时
单位蒸汽消耗量
由以上计算结果可知,原料液的温度愈高,蒸发1 k***所消耗的加热蒸汽量愈少。
2、试计算30%(质量百分数,的NaOH水溶液在60 kPa(绝)压力下的沸点。
解:

T‘℃,汽化潜热为2652kJ/kg
由式(4-9) 可求
其中 f由式(4-10)求得,即

查附录为160℃
则=160-100=60℃
℃
即℃
3、在一常压单效蒸发器中浓缩CaCl2水溶液,%(质分数),密度为1300kg/m3,,(表压)饱和蒸汽加热,求传热的有效温差。
解:
确定溶液的沸点t1
(1)计算
查附录 p=, T‘=100℃,r’= kJ/kg
查附录常压下35%的CaCl2水溶液的沸点近似为℃
℃
(2)计算

查附录当pav=´103kPa时,对应的饱和蒸汽温度 Tpav=℃
℃
(3)取℃
(4)溶液的沸点
℃
则传热的有效温度差为:
(表压)饱和蒸汽的饱和蒸汽温度 T=℃
℃
4、用一双效并流蒸发器将10%(质量%,下同)的NaOH水溶液浓缩到45%,已知原料液量为
5000kg/h,沸点进料,。加热蒸汽用蒸气压力为500 kPa(绝),,各效传热面积相等,已知一、二效传热系数分别为K1=2000 W/(m2·K),K2=1200 W/(m2·K),若不考虑各种温度差损失和热量损失,且无额外蒸汽引出,试求每效的传热面积。
解:
(1)总蒸发量由式(4-24)求得

(2)设各效蒸发量的初值,当两效并流操作时

又


再由式(4-25)求得


(3)假定各效压力,求各效溶液沸点。按各效等压降原则,即
各效的压差为:
kPa
故 p1=500-= kPa
p3=
查第一效p1= kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度 T1=℃,其r1= kJ/kg
查第二效p2= kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度 T2=℃,其r2= kJ/kg
查加热蒸汽p=500kPa下, 饱和温度T=℃,r= kJ/kg
(4)求各效的传热面积,由式(4-33)得
因不考虑各种温度差损失和热损失,且无额外蒸汽引出,故加热蒸汽消耗



m2
m2
(5) 校核第1次计算结果,由于A1≠A2 ,重新计算。
1)A1=A2=A
调整后的各效推动力为:

将上式与式(4—34)比较可得
=
且
经处理可得:
m2
则℃,℃
2)重新调整压降
,则℃
其对应的饱和压力=,其
第五章吸收
气液平衡
,经充分接触后,×10-2kmol/m3,,水温30℃,溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。
解:
查得30℃,水的

稀溶液:




,(摩尔分数),试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关系为。
解:混合气中氨的分压为
与混合气体中氨相平衡的液相浓度为
,温度30℃下,含CO220%(体积分数)空气-CO2混合气与水充分接触,试求液相中CO2的物质的量浓度。
解:
查得30℃×105kP