案例分析题
1. 一蒸发器(如图所示)每小时将4000kg水溶液从含某溶质5%(wt，下同)发浓缩至30%，已知：
①在操作条件下，水溶液在蒸发器中的沸点为78℃，水的汽化热为2319.5kJ/kg，焓为2633.5kJ/kg；
②原料水溶液温度为20℃，定压比热容为4kJ/(kg·K)；
③浓缩液定压比热容为4.19kJ/(kg·K)；
④加热蒸汽压力为200kPa，冷凝水于加热蒸汽的饱和温度下排出；
⑤每小时热损失为3.6×104kJ，忽略溶液的稀释热，浓缩溶液在蒸发操作的沸点下排出；
⑥水蒸气于75℃时离开蒸发器；
⑦200kPa加热蒸汽的焓为2709.2kJ/kg，冷凝水的焓为493.71kJ/kg。
①在操作条件下，水溶液在蒸发器中的沸点为78℃，水的汽化热为2319.5kJ/kg，焓为2633.5kJ/kg；
②原料水溶液温度为20℃，定压比热容为4kJ/(kg·K)；
③浓缩液定压比热容为4.19kJ/(kg·K)；
④加热蒸汽压力为200kPa，冷凝水于加热蒸汽的饱和温度下排出；
⑤每小时热损失为3.6×104kJ，忽略溶液的稀释热，浓缩溶液在蒸发操作的沸点下排出；
⑥水蒸气于75℃时离开蒸发器；
⑦200kPa加热蒸汽的焓为2709.2kJ/kg，冷凝水的焓为493.71kJ/kg。
【正确答案】
A
【答案解析】 解：(1)物料计算，以每小时进料F=4000kg为基准。
设：每小时蒸出的水量为W kg/h，每小时得到的浓缩液量为B kg/h，x为溶质在溶液中的质量百分数。
总物料平衡：
F=W+B
对溶质进行衡算：
FxF=W×0+BxB
将已知数代入：
4000=W+B
4000×0.05=0.3B
联立方程解得B=666.7kg/h，W=3333.3kg/h。
(2)热量计算，取基准温度为0℃。
列热量平衡方程式：
Q1+Q2=Q4+Q6
Q1：物料带入热量，kJ/h；
Q2：加热蒸汽应提供的热量，kJ/h；
Q4：物料带出的热量，kJ/h；
Q6：损失的热量。
Q2=Q4+Q6-Q1
=666.7×4.19×(78-0)+2633.5×3333.3+3.6×104-4000×4×(20-0)
=(0.21789+8.778)×106+0.036×106-0.32×106=8.712×106kJ/h
蒸汽用量
设：每小时蒸出的水量为W kg/h，每小时得到的浓缩液量为B kg/h，x为溶质在溶液中的质量百分数。
总物料平衡：
F=W+B
对溶质进行衡算：
FxF=W×0+BxB
将已知数代入：
4000=W+B
4000×0.05=0.3B
联立方程解得B=666.7kg/h，W=3333.3kg/h。
(2)热量计算，取基准温度为0℃。
列热量平衡方程式：
Q1+Q2=Q4+Q6
Q1：物料带入热量，kJ/h；
Q2：加热蒸汽应提供的热量，kJ/h；
Q4：物料带出的热量，kJ/h；
Q6：损失的热量。
Q2=Q4+Q6-Q1
=666.7×4.19×(78-0)+2633.5×3333.3+3.6×104-4000×4×(20-0)
=(0.21789+8.778)×106+0.036×106-0.32×106=8.712×106kJ/h
蒸汽用量