5-1、在葡萄糖水溶液浓缩过程中，每小时的加料量为kg 3000，浓度由15%（质量）浓缩到70%（质量）。

试求每小时蒸发水量和完成液量。

（答：1h kg 2357-⋅，1h 43kg 6-⋅）解：⑴蒸发水量10h kg 2357)70.015.01(3000)1(-⋅=-=-=x x F W ； ⑵完成液量1h kg 64323573000-⋅=-=-W F 。

5-2、固体NaOH 的比热容为11K kg kJ 31.1--⋅⋅，试分别估算NaOH 水溶液浓度为10%和25%时的比热。

（答：11K kg kJ 77.3--⋅⋅，11K kg .47kJ 3--⋅⋅）解：⑴%10浓度的NaOH 溶液：11K kg kJ 77.3)1.01(183.4)1(--⋅⋅=-=-=x c c w ；⑵%25浓度的NaOH 溶液：11K kg kJ 47.325.031.1)25.01(183.4)1(--⋅⋅=⨯+-=+-='x c x c c w 质。

5-3、已知单效常压蒸发器每小时处理kg 2000 NaOH 水溶液，溶液浓度由15%（质量）浓缩到25%（质量）。

加热蒸汽压力为92kPa 3（绝压），冷凝温度下排出。

分别按20℃加料和沸点加料（溶液的沸点为113℃）。

求此两种情况下的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。

假设蒸发器的热损失可以忽略不计。

（答：1h kg 1160-⋅、45.1，1h 50.9kg 8-⋅、06.1）解：蒸发水量110h kg 800)25.015.01(2000)1(-⋅=-=-=x x F W ， 92k P a 3时蒸气的潜热1kg kJ 2132-⋅=r ，N a O H 溶液的比热11K kg kJ 56.3)15.01(183.4)1(--⋅⋅=-=-=x c c w ，⑴原料于C 20︒加入 二次蒸气的焓1kg kJ 2670-⋅1h kg 116021322056.32000267080011356.3)8002000(-⋅=⨯⨯-⨯+⨯⨯-=D 45.18001160==W D ； ⑵沸点加料1h kg 9.850213211356.32000267080011356.3)8002000(-⋅=⨯⨯-⨯+⨯⨯-=D 06.18009.850==W D 。

5-4、传热面积为52m 2的蒸发器，在常压下每小时蒸发2500kg 浓度为7%（质量）的某种水溶液。

原料液的温度为95℃，常压下的沸点为103℃。

完成液的浓度为45%（质量）。

加热蒸汽表压力为96kPa 1。

热损失为110000W 。

试估算蒸发器的总传热系数。

（答：12K m W 936--⋅⋅）解：查得96kPa 1时水蒸气饱和温度为C 9.132︒，atm 1时水蒸气的潜热为1kg kJ 2258-⋅，110h kg 2111)45.007.01(2500)1(-⋅=-=-=x x F W ， 11K kg kJ 894.3)07.01(183.4)1(--⋅⋅=-=-=x c c w ，由传热方程及热量衡算式得：损Q W t t Fc t t KA r ++-=-)()(011211000010225836002111)95103(10894.336002500)1039.132(5233+⨯⨯+-⨯⨯=-K 解得：12K m W 936--⋅⋅=K 。

5-5、已知25%（质量）的NaCl 水溶液在kPa 3.101压力下的沸点为107℃，在9.6k P a 1绝对压力下的沸点为65.8℃。

试利用杜林规则计算此溶液在9kPa 4绝对压力下的沸点。

（答：C 48.87︒）解：由K t t t t WW A A ='-'-，常压下水的沸点为C 100︒， 查表得：9.6kPa 1下水的沸点为C 7.59︒，9kPa 4下水的沸点为C 9.80︒，022.11007.591078.65==--K ， 022.11009.80107==--K t A， 解得：C 48.87︒=A t 。

5-6、试计算浓度为30%（质量）的NaOH 水溶液，在450mmHg （绝压）下由于溶液的蒸汽压降低所引起的温度差损失。

（答：C 5.19︒）解：查表得：mmHg 450下蒸气饱和温度为C 5.85︒，NaOH %30溶液的沸点为C 105︒，因溶液沸点升高引起的温度损失，即由蒸气压降低引起的温度损失，C 5.195.85105︒=-=∆'。

5-7、某单效蒸发器的液面高度为2m ，溶液的密度为3m kg 1250-⋅。

试通过计算比较在下列操作条件下，因液层静压力所引起的温度差损失：⑴操作压力为常压；⑵操作压力为330mmHg （绝压）。

（答：C 8.2︒，C 9.5︒） 解：液层2gLp p m ρ+=， ⑴二次蒸气压力为常压时： Pa 10136.1228.9125010013.155⨯=⨯⨯+⨯=m p ， 常压下水的沸点为C 100︒，在m p 压力下水的沸点为C 8.102︒，因液层静压力引起的温度损失C 8.21008.102︒=-=-=∆'p p t t m ； ⑴二次蒸气压力为mmHg 330时：Pa 10625.5228.9125010013.176033045⨯=⨯⨯+⨯⨯=m p ， m m H g 330下水的沸点为C 4.78︒，在m p 压力下水的沸点为C 3.84︒， 因液层静压力引起的温度损失C 9.54.783.84︒=-='-'=∆''p p t t m 。

5-8、用单效蒸发器浓缩CaCl 2水溶液，操作压力为2m kN 3.101-⋅，已知蒸发器中CaCl 2溶液的浓度为40.83%（质量），其密度为3m 340kg 1-⋅。

若蒸发时的液面高度为1m 。

试求此时溶液的沸点。

（答：C 122︒）解：蒸发器中平均静压力差： Pa 6572218.913402=⨯⨯==∆gL p ρ， 常压下C 100︒=p T ， Pa 1008.1657210013.155⨯=+⨯='p ，C 102︒='p T ，C 2100102︒=-=-=∆''p p T T ，查表得2CaCl %83.40溶液C 20︒=∆'（atm 1下），C 122202100︒=++=∴t 。

5-9、在单效蒸发器中，每小时将5000kg 的NaOH 水溶液从10%（质量）浓缩到30%（质量），原料液温度50℃。

蒸发室的真空度为500mmHg ，加热蒸汽的表压为kPa 23.39。

蒸发器的传热系数为-12K m W 2000⋅⋅-。

热损失为加热蒸汽放热量的5%。

不计液柱静压力引起的温度差损失。

试求蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量。

当地大气压力为01.3kPa 1。

（答：2m 25.71，1h 960kg 3-⋅） 解：110h kg 3333)3.01.01(5000)1(-⋅=-=-=x x F W ， 真空度mmHg 500，绝对压力为34655Pa mmHg 260500760==-，查表得：在34655Pa 下水的沸点为C 5.70︒，溶液的沸点为C 92︒，溶液比热11K kg kJ 77.3)1.01(183.4)1(--⋅⋅=-=-=x c c w ， C 5.70︒时蒸气的焓为1kg kJ 2621-⋅，()()347262436003333509277.33600500095.0-+-⨯=Q W 10451.26⨯=Q ，在kPa 53.041下饱和蒸气的温度为C 2.109︒，传热面积()23m 25.71922.1092000102451=-⨯=A , 加热蒸气耗量1136h kg 3960s kg 10.110223410451.2--⋅=⋅=⨯⨯=D 。

5-10、用单效蒸发器处理NaNO 3溶液。

溶液浓度为5%（质量）浓缩到25%（质量）。

蒸发室压力为300mmHg （绝压），加热蒸汽为9.2kPa 3（表压）。

总传热系数为-12K m W 2170⋅⋅-，加料温度为40℃，原料液比热容为11K kg .77kJ 3--⋅⋅，热损失为蒸发器传热量的5%。

不计液柱静压力影响，求每小时得浓溶液2吨所需蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量。

（答：28.0m 8，1h kg 4549-⋅）解：蒸发室压力40kPa mmHg 300==P ，查表得：40kPa 下水蒸气的饱和温度为C 75︒，1kg kJ 2312-⋅=r ，3NaNO %25溶液在常压下沸点上升为C 46.3︒，在kPa 5.041下饱和蒸气的温度为C 2.109︒，溶液的沸点C 46.7846.375︒=+='t ，蒸发器的传热量()[]95.021r p W t t Fc Q '+-=()()95.023122000100004046.7877.35252000⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⨯⨯=Q W 1086.5h kJ 1011.2617⨯=⋅⨯=-，传热面积()26m 0.8846.782.10921701086.5=-⨯=A加热蒸气耗量17h kg 944522341011.2-⋅=⨯=D 。

5-11、在一单效蒸发器中与大气压下蒸发某种水溶液。

原料液在沸点105℃下加入蒸发器中。

若加热蒸汽压力为kPa 245（绝压）时，蒸发器的生产能力为1h kg 1200-⋅（以原料液计）。

当加热蒸汽改为43.2kPa 3（绝压）时，试求其生产能力。

假设总传热系数和完成液浓度均不变化，热损失可以忽略。

（答：1h 860kg 1-⋅）解：查表得：kPa 245下蒸气饱和温度为C 25.126︒，43.2kPa 3下蒸气饱和温度为C 9.137︒，由传热方程，列出下列比例式：646.01059.13710525.126)()(=--=--=b a b a t T KA t T KA Q Q ， 上式中，a ——开始情况，b ——蒸气压力变化后情况 又646.0111010==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==b a b a b a b a F F x x F x x F r W r W Q Q ， ⇒1h kg 1860646.01200-⋅==b F 。

这章的习题涉及到很多饱和水蒸气在不同压力下的饱和温度和比汽化焓的值，所以在课本的附录中应该加入“饱和水蒸气的物理性质（按压力排列）”的数据表。