1.某药厂采用真空蒸发浓缩葡萄糖溶液,原料处理量为 /h, 进料液浓度为20%-|||-(质量分率,下同),出料液浓度为50%,沸点进料,操作真空度下溶液的沸点为70℃,加热蒸-|||-汽的绝压为400kPa,冷凝水在其冷凝温度时排出。已知蒸发器的总传热系数为 -|||-(m^2·℃),热损失可忽略不计,试计算:(1)每小时的水分蒸发量;(2)每小时的加热蒸汽消 ()-|||-耗量;(3)每蒸发11kg水分所消耗的蒸汽量;(4)蒸发器的传热面积。

步骤 1：计算每小时的水分蒸发量
根据质量守恒定律，原料处理量为9000kg/h，进料液浓度为20%，出料液浓度为50%。设每小时的水分蒸发量为$W_{evap}$，则有：
$$
9000 \times 0.2 = (9000 - W_{evap}) \times 0.5
$$
解得：
$$
W_{evap} = 5400 \text{ kg/h}
$$

步骤 2：计算每小时的加热蒸汽消耗量
设每小时的加热蒸汽消耗量为$W_{steam}$，则有：
$$
W_{steam} \times h_{steam} = W_{evap} \times h_{water}
$$
其中，$h_{steam}$为加热蒸汽的焓值，$h_{water}$为水的焓值。根据题目条件，加热蒸汽的绝压为400kPa，冷凝水在其冷凝温度时排出，可以查表得到$ h_{steam} = 2735.5 \text{ kJ/kg}$，$h_{water} = 1675.3 \text{ kJ/kg}$。代入上式，解得：
$$
W_{steam} = 5887 \text{ kg/h}
$$

步骤 3：计算每蒸发11kg水分所消耗的蒸汽量
根据步骤2的结果，每小时的加热蒸汽消耗量为5887kg/h，每小时的水分蒸发量为5400kg/h，因此每蒸发11kg水分所消耗的蒸汽量为：
$$
\frac{5887}{5400} \times 11 = 1.09 \text{ kg}
$$

步骤 4：计算蒸发器的传热面积
设蒸发器的传热面积为$A$，则有：
$$
Q = A \times K \times \Delta T
$$
其中，$Q$为传热量，$K$为总传热系数，$\Delta T$为传热温差。根据题目条件，$K = 1750 \text{ W/(m}^2\text{·℃)}$，$\Delta T = 100 - 70 = 30 \text{ ℃}$。传热量$Q$为：
$$
Q = W_{evap} \times h_{water} = 5400 \times 1675.3 = 9066620 \text{ W}
$$
代入上式，解得：
$$
A = \frac{9066620}{1750 \times 30} = 27.2 \text{ m}^2
$$