题目
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，蒸发室内压力为101.3kPa，溶液的沸点为115℃，比热容为3.9kJ/（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。
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，蒸发室内压力为101.3kPa，溶液的沸点为115℃，比热容为3.9kJ/（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。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算水蒸发量W
根据质量守恒原理，水蒸发量W可以通过以下公式计算：
\[ W = F(1 - \frac{x_0}{x_1}) \]
其中，F为进料量，x_0为进料溶液的浓度，x_1为浓缩后溶液的浓度。
步骤 2：计算加热蒸汽消耗量D
根据能量守恒原理，加热蒸汽消耗量D可以通过以下公式计算：
\[ D = \frac{FC_0(t_1 - t_0) + Wr^2 + Q}{r} \]
其中，C_0为溶液的比热容，t_1为溶液的沸点温度，t_0为进料温度，r为加热蒸汽的汽化潜热，Q为热损失。
步骤 3：计算单位蒸汽消耗量
单位蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：
\[ \frac{D}{W} \]
根据质量守恒原理，水蒸发量W可以通过以下公式计算：
\[ W = F(1 - \frac{x_0}{x_1}) \]
其中，F为进料量，x_0为进料溶液的浓度，x_1为浓缩后溶液的浓度。
步骤 2：计算加热蒸汽消耗量D
根据能量守恒原理，加热蒸汽消耗量D可以通过以下公式计算：
\[ D = \frac{FC_0(t_1 - t_0) + Wr^2 + Q}{r} \]
其中，C_0为溶液的比热容，t_1为溶液的沸点温度，t_0为进料温度，r为加热蒸汽的汽化潜热，Q为热损失。
步骤 3：计算单位蒸汽消耗量
单位蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：
\[ \frac{D}{W} \]