结点温度Tf =-1.9℃,现要求在-28℃的冷风冻结装置中冻结,试计算猪肉胴体从初始温度为5℃开始,降温至其中心温度为-10℃时所需的制冷量(kW)。
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第八章 蒸发
一、名词解释 1 蒸发 2 多效蒸发
3 蒸发操作的有效温差 二、填空
1 一定压强下,溶液的沸点较纯水( ),两者沸点之差,称为溶液的( )。 2 浓缩是( )和( )均匀混合液的部分分离过程。
3 要维持连续的蒸发过程,一方面要不断地( );另一方面还要不断地( )。 4 蒸发过程中温差损失主要由( )、( )和( )引起。 5 多效蒸发要求后效( )和( )小于前效的。
6 欲提高蒸发器的生产强度,必须设法提高其( )和( )。 7 影响液柱沸点升高的因素主要有( )和( )。 8 由于( )和( ),所以实际每蒸发1kg水要消耗1kg以上的蒸气。 9 常用的多效蒸发流程有( )加料、( )加料、( )加料和( )加料。 10 在并流加料的多效蒸发中,蒸发室压强逐效( ),沸点逐效( ),前效进入后效时( ),浓度( ),传热系数( )。 三、简答
1 试推导单效蒸发加热蒸气耗量的表达试。
2 多效蒸发的温差分配的实质是什么?通常应考虑哪些原则?
3 设计并绘出牛奶浓缩系统的流程和主要设备,并说明其特点和工作原理。 四、计算
1 在一薄膜蒸发器中,将含有12%(质量分数,下同)蕃茄汁的浓缩到25%,蕃茄汁最高允许温度为57℃,这也就是浓缩液的温度。料液在38℃进入蒸发器,加热用的是172.4kPa的饱和蒸气。总传热系数为3407W/(cm2·℃),传热面积为4.6m2,估计原料液比热容为3.98kJ/(kg·℃),忽略沸点升高。计算蕃茄汁进入蒸发器的进料速度。 2 在单效真空蒸发器中,将流率为10000kg/h的某水溶液从10%浓缩到50%。原料液温度为31℃,估计沸点升高为7℃,蒸发室的绝对压强为20kPa,加热蒸气的绝对压强为200kPa(绝压),冷凝水出口温度为79℃。已知总传热系数为1000W/(m2·℃),热损失可忽略。试估算加热蒸气耗量和蒸发器的传热面积。
3 在单效蒸发器内将某种无机盐水溶液从4%浓缩为16%。原料液处理量为2500kg/h、温度为20℃。加热蒸气的绝对压强为200kpa,T=120℃,汽化热r=2205kJ/kg,二次蒸气绝对压强为15kpa,温度T'=53.5℃,汽化热r'=2370kJ/kg,基于传热外表面积的总传热系数为1200w/(m2·℃),由于溶液蒸气压下降及液层静压效应而引起的温度差损失之和(△'+△\)=7℃,冷凝液在饱和温度下排出,水的比热容cpw=4.18kJ/(kg·℃)。忽略热损失和稀释热效应,求:(1)加热蒸气消耗量D;(2)蒸发器传热面积S。
4 在单效蒸发中,每小时将2000kg的某水溶液从10%连续浓缩到30%(均为质量百分比)。蒸发操作的平均压强为0.4kgf/cm2,相应的溶液沸点为80℃,加热蒸气绝对压强为2.0kgf/cm2,原料液的比热容为3.77kJ/(kg·℃),蒸发器的热损失为12000W。假设溶液的稀释热可以忽略,试求:(1)蒸发量;(2)原料液温度为30℃时的加热蒸气耗量。T=74.3℃,r=2313.9kJ/kg,T=120℃,r=2205.2kJ/kg。
5 一个连续操作的单效蒸发,用来浓缩9072kg/h的盐溶液,料液的浓度为1%(质量),温度
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为37.8℃,浓缩液出口浓度为1.5%(质量),蒸发室压力为101.3kPa,加热蒸气是143.3kPa下的饱和蒸气。总传热系数为1704W/(m2·℃)。计算二次蒸气流量、浓缩液量以及所需的传热面积。假设溶液的沸点和水相同。忽略热损失。
6 在单效蒸发器中,将15%的某水溶液