题目
[例 0-3] 双效并流蒸发器是将待浓缩的原料液加入第一效中浓缩到某组成后由底部-|||-排出送至第二效,再继续浓缩到指定的组成,完成液由第二效底部排出。加热蒸汽也送入第-|||-一效,在其中放出热量后冷凝水排至器外。由第一效溶液中蒸出的蒸汽送至第二效作为加-|||-热蒸汽,冷凝水也排至器外。由第二效溶液中蒸出的蒸汽送至冷凝器中。-|||-每小时将5000kg无机盐水溶液在双效并流蒸发器中从12 %(质量百分数,下同)浓缩-|||-到30%。已知第二效比第一效多蒸出5 %的水分。试求:(1)每小时从第二效中取出完成-|||-液的量及各效蒸出的水分量;(2)第一效排出溶液的组成。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定衡算范围
在双效并流蒸发器中，原料液从第一效浓缩到某组成后由底部排出送至第二效，再继续浓缩到指定的组成，完成液由第二效底部排出。加热蒸汽送入第一效，在其中放出热量后冷凝水排至器外。由第一效溶液中蒸出的蒸汽送至第二效作为加热蒸汽，冷凝水也排至器外。由第二效溶液中蒸出的蒸汽送至冷凝器中。每小时将5000kg无机盐水溶液在双效并流蒸发器中从12%（质量百分数）浓缩到30%。已知第二效比第一效多蒸出5%的水分。
步骤 2：进行物料衡算
在图中虚线框1范围内进行盐及总物料衡算。这里要说明两点：一是第一效蒸发器的加热蒸汽与冷凝水都穿越虚线框1，它们进、出虚线框1各一次，只与系统有热量交换而没有质量交换，故不参与衡算；二是第一效蒸出的 ${W}_{1}kg/h$ 的蒸汽送至第二效蒸发器放出热量后排至外界，故W1应参与衡算。
步骤 3：计算完成液流量和各效蒸出的水分量
盐衡算 ${F}_{0}{x}_{0}={B}_{2}{x}_{2}$ 总物料衡算 ${F}_{0}={W}_{1}+{W}_{2}+{B}_{2}$ 将已知值代入以上两式： $5000\times 0.12=0.3{B}_{2}$ $5000={W}_{1}+{W}_{2}+{B}_{2}$ 由题知 ${W}_{2}=1.05{W}_{1}$ ，联立以上三式，得 完成液流量 ${B}_{2}=2000kg/h$ 第一效蒸出的水分量 ${W}_{1}=1463kg/h$ 第二效蒸出的水分量 ${W}_{2}=1537kg/h$
步骤 4：计算第一效排出溶液的组成
在图中虚线框2范围内进行盐及总物料衡算： 盐衡算 总物料衡算 将已知值代入上两式 l $5000\times 0.12={B}_{1}{x}_{1}$ . $5000=1463+{B}_{1}$ 联立以上两式解得第一效排出溶液组成 . ${x}_{1}=0.1696=16.96\% $
在双效并流蒸发器中，原料液从第一效浓缩到某组成后由底部排出送至第二效，再继续浓缩到指定的组成，完成液由第二效底部排出。加热蒸汽送入第一效，在其中放出热量后冷凝水排至器外。由第一效溶液中蒸出的蒸汽送至第二效作为加热蒸汽，冷凝水也排至器外。由第二效溶液中蒸出的蒸汽送至冷凝器中。每小时将5000kg无机盐水溶液在双效并流蒸发器中从12%（质量百分数）浓缩到30%。已知第二效比第一效多蒸出5%的水分。
步骤 2：进行物料衡算
在图中虚线框1范围内进行盐及总物料衡算。这里要说明两点：一是第一效蒸发器的加热蒸汽与冷凝水都穿越虚线框1，它们进、出虚线框1各一次，只与系统有热量交换而没有质量交换，故不参与衡算；二是第一效蒸出的 ${W}_{1}kg/h$ 的蒸汽送至第二效蒸发器放出热量后排至外界，故W1应参与衡算。
步骤 3：计算完成液流量和各效蒸出的水分量
盐衡算 ${F}_{0}{x}_{0}={B}_{2}{x}_{2}$ 总物料衡算 ${F}_{0}={W}_{1}+{W}_{2}+{B}_{2}$ 将已知值代入以上两式： $5000\times 0.12=0.3{B}_{2}$ $5000={W}_{1}+{W}_{2}+{B}_{2}$ 由题知 ${W}_{2}=1.05{W}_{1}$ ，联立以上三式，得 完成液流量 ${B}_{2}=2000kg/h$ 第一效蒸出的水分量 ${W}_{1}=1463kg/h$ 第二效蒸出的水分量 ${W}_{2}=1537kg/h$
步骤 4：计算第一效排出溶液的组成
在图中虚线框2范围内进行盐及总物料衡算： 盐衡算 总物料衡算 将已知值代入上两式 l $5000\times 0.12={B}_{1}{x}_{1}$ . $5000=1463+{B}_{1}$ 联立以上两式解得第一效排出溶液组成 . ${x}_{1}=0.1696=16.96\% $