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《蒸发》作业设计方案
一、设计背景：
《蒸发》是初中地理课程中的一个重要知识点，通过进修蒸发的过程和影响因素，可以帮助学生更好地理解自然界中的水循环过程，提高他们的地理进修兴趣和能力。
二、设计目标：
1. 理解蒸发的观点和过程；
2. 掌握蒸发的影响因素；
3. 能够运用蒸发知识诠释自然现象。
三、设计内容：
1. 蒸发的观点：通过教师讲解和多媒体展示，让学生了解蒸发是水分子从液态转化为气态的过程，以及蒸发与蒸腾的区别。
2. 蒸发的影响因素：让学生分组进行实验，探究温度、湿度、风力等因素对蒸发的影响，并总结实验结果。
3. 蒸发的应用：引导学生讨论蒸发在自然界和生活中的应用，如蒸发造成的降雨、平时生活中的晾晒衣物等。
四、设计步骤：
1. 教师讲解蒸发的观点和过程，引导学生进行讨论和提问；
2. 学生分组进行蒸发影响因素实验，记录数据并撰写实验报告；
3. 学生展示实验结果，进行讨论和总结；
4. 教师引导学生思考蒸发的应用，并展开相关讨论。
五、设计评判：
1. 学生实验报告的撰写能力和数据分析能力；
2. 学生在讨论和总结时的表达能力和逻辑思维能力；
3. 学生对蒸发知识的理解和应用能力。
六、设计效果：
通过本次作业设计，学生将能够全面理解蒸发的观点和影响因素，培养其实验设计和数据分析能力，提高地理进修的兴趣和能力，使地理知识更加生动和实用。
化工原理-第七章-蒸发一.选择题1.蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。
BA. 生蒸汽；B. 二次蒸汽；C. 额外蒸汽2. 蒸发室内溶液的沸点（）二次蒸汽的温度。
BA. 等于；B. 高于；C. 低于3. 在蒸发操作中，若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。
AA. 减压；B. 常压；C. 加压4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg水，通常都需要（）1kg的加热蒸汽。
CA. 等于；B. 小于；C. 不少于5. 蒸发器的有效温度差是指（）。
AA. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；C. 温度差损失6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）。
CA. 传热温度差；B. 加热蒸汽压力；C. 传热系数；D. 传热面积；7. 中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。
AA. 自然循环；B. 强制循环；C. 膜式8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（）蒸发器。
BA. 列文式；B. 膜式；C. 外加热式；D. 标准式9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而（）。
AA. 减少；B. 增加；C. 不变10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）。
BA. 越少；B. 越大；C. 不变11. 采用多效蒸发的目的是为了提高（）。
BA. 完成液的浓度；B. 加热蒸汽经济程度；C. 生产能力12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。
AA. 传热面积；B. 加热蒸汽压力；C. 传热系数13. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（）。
AA. 越小；B. 越大；C. 不变14. （）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低。
AA. 并流；B. 逆流；C. 平流15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。
化工原理-蒸发1. 引言蒸发是化工过程中常用的一种分离技术，通过加热液体使其转化为气体，并经过冷凝得到回收物质的方法。
蒸发广泛应用于多个行业，如化工、食品、制药等。
本文将介绍蒸发的原理、工艺和应用，并探讨蒸发过程中的关键参数和影响因素。
2. 蒸发原理蒸发是一种物质从液体相向气体相的转变过程。
在蒸发过程中，液体分子通过克服表面张力从液体表面逸出，形成气体。
蒸发过程中液体的分子能量分布是一个连续的谱，具有不同的速度。
在蒸发的过程中，能量较高的分子会从液体表面逸出，使得液体内部分子的平均能量降低，从而使液体温度降低。
在蒸发过程中，温度的提高会加速分子能量的增加，从而使得蒸发速度增加。
同时，蒸发速率还受到液体表面积、液体性质等因素的影响。
3. 蒸发工艺蒸发工艺通常包括以下几个步骤：3.1 加热蒸发过程中，需要加热液体以增加其能量，使液体分子获得足够的能量逸出液体表面。
加热可以通过蒸汽、电加热或火焰等方式实现。
3.2 汽化在液体加热过程中，当液体获得足够的能量后，液体分子会逸出液体表面形成气体。
这个过程称为汽化。
3.3 冷凝蒸发产生的气体经过冷凝，使其重新变为液体。
冷凝可以通过冷却器或传热器实现，将气体中的热量传递给冷却介质，使气体冷凝成液体。
3.4 回收通过冷凝得到的液体可以进行回收利用，以达到分离和纯化的目的。
回收液体通常需要进一步处理，去除杂质和溶剂等。
4. 蒸发过程的关键参数蒸发过程中的关键参数包括：4.1 温度温度是控制蒸发速率的关键参数。
提高温度可加快分子能量增加的速度，从而增加蒸发速率。
4.2 压力蒸发过程中的压力与温度有关，通常通过控制压力来控制蒸发速率。
较低的压力可以降低液体的沸点，从而增加蒸发速率。
4.3 液体性质液体的性质对蒸发速率也有影响。
液体的表面张力、粘度和热导率等参数会影响蒸发速率的大小。
4.4 流动状态蒸发过程中的流动状态也会影响蒸发速率。
流动状态可以增加液体表面积，促进分子从液体表面逸出，从而增加蒸发速率。
第七章蒸发一填空题1．蒸发器的生产强度是指______；提高蒸发器的生产强度的主要措施是___ __、__ _。
2. 蒸发过程中引起温度差损失的原因有（1）__________ ，（2）_________ ，3）_________ 。
3. 多效蒸发与单效蒸发相比，其优点是_______ ；明显的缺点是、。
多效蒸发操作流程有____ __ 、_______ 和______ 。
4. 按照溶液在蒸发器中的流动情况，可将蒸发器分为两大类：________和。
5. 要想提高生蒸汽的经济性，可以________ ，________, _________ ，_________。
6. 常用蒸发器主要由和两部分构成。
7. 升膜式蒸发器的优点是，特别适合于处理溶液，但不适合于处理。
8. 循环型蒸发器的共同特点是，特别不适合于处理。
9. 一双效并流蒸发器，冷凝器操作温度为６０℃，系统的总温度差损失为９℃，第一、二效的有效温差分别为１８℃及２５℃。
则第一效的溶液沸点温度为；第一效的生蒸汽温度为。
10. 在三效并流加料蒸发流程中，从第一效至第三效，溶液浓度将愈来愈，蒸发室的真空度将愈来愈，溶液的沸点将愈来愈，各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈。
11. 与常压蒸发比较，真空蒸发的优点是。
12.多效蒸发中的最佳效数含义是。
13.多效蒸发的效数受到技术上的限制，主要是因为存在；多效蒸发是以牺牲设备的已换取加热蒸汽的经济性。
14.写出三种单程型蒸发器的名称：。
这种类型的蒸发器特别适用于。
15.蒸发操作的特点有、、、。
16. 写出三种循环型蒸发器的名称：、、。
二简答题1. 蒸发操作的目的及特点是什么？蒸发设备有那几种类型？2. 什么是蒸发操作的经济性，为提高生蒸汽的利用率可采用哪些方法？3. 真空蒸发的优缺点是什么？4. 如何提高蒸发的生产强度？5. 溶液蒸发时产生的温度差损失是由什么原因引起的？6. 蒸发的效数增加，对操作费用和设备费如何影响？7. 杜林规则的内容是什么？8. 并流加料的优缺点有哪些？9. 逆流加料的优缺点有哪些？10. 多效蒸发的效数是否有限制，为什么？三 计算题【7-1】采用标准蒸发器将10%的NaOH 水溶液浓缩至25%（质量分数）。
蒸发室的操作压力为50 kPa ，试求操作条件下溶液的沸点升高及沸点。
解：溶液的沸点升高及沸点均按完成液来计算。
查得水的有关数据为压力p /kPa 温度t /℃ 汽化热r /(kJ ∙kg -1) 101.3 10050 81.2 2304.5在101.3 kPa 时，25%NaOH 溶液的沸点为113.07 ℃。
常压下溶液的沸点升高为Δ a =（113.07–100）℃=13.07℃50 kPa 时，溶液的沸点升高可用两种方法计算。
（1）用杜林规则在杜林线图的横座标81.2 ℃作垂直线交组成为25%的杜林线，再由该点查得纵座标的温度为93 ℃，此即50kPa 下溶液的沸点t A 。
∆'=（93–81.2）℃=11.8 ℃（2）用式6-17经验公式估算a f '∆=∆=2(81.2273)0.016213.072304.5+⎡⎤⨯⨯⎢⎥⎣⎦℃=11.5 ℃ 则溶液的沸点升高为11.8 ℃，50kPa 下的沸点为93 ℃。
两种方法计算结果相差不大。
【7-2】 用连续操作的真空蒸发器将固体质量分数为4.0%的番茄汁浓缩至30%，加热管内液柱的深度为2.0 m ，冷凝器的操作压力为8 kPa ，溶液的平均密度为1 160 kg/m 3，常压下溶质存在引起的沸点升高a ∆'=1 ℃，试求溶液的沸点t B 。
解：8 kPa 压力下对应二次蒸汽温度为41.3 ℃，水的汽化热为2497 kJ/kg 。
取冷凝器到蒸发室的温差损失∆'''=1.5℃。
溶质引起的沸点升高取常压下数据，即∆'=1℃。
则溶液的沸点为B 41.341.31 1.543.8t ''''=+∆=+++∆=+∆∆''的计算如下：m 2Lgp p ρ'=+与43.8 ℃相对应的压力p '=9.25 kPa则 m 1160 2.09.819.2510002p ⨯⨯⎡⎤=+⎢⎥⨯⎣⎦kPa=20.63 kPa与p m 对应的溶液沸点为60.7 ℃，即t B =60.7 ℃【7-3】在一连续操作的单效蒸发器中将NaOH 水溶液从10%浓缩至45%（质量分数），原料液流量为1 000 kg/h 。
蒸发室的操作绝对压力为50 kPa （对应饱和温度为81.2 ℃），加热室中溶液的平均沸点为115 ℃，加热蒸汽压力为0.3 MPa （133.3 ℃），蒸发器的热损失为12 kW 。
试求（1）水分蒸发量；（2）60 ℃和115 ℃两个加料温度下加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗用量。
解：（1）水分蒸发量010.10(1)1000(1)0.45x W F x ⎡⎤=-=⨯-⎢⎥⎣⎦kg/h=777.8 kg/h （2）加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗用量 用焓浓图计算。
10%NaOH 水溶液60 ℃的焓220 kJ/kg ，115 ℃的焓为440 kJ/kg ； 45% NaOH 水溶液115℃的焓545kJ/kg ；115℃水蒸汽的焓为2702.5kJ/kg, 0.3 MPa 下r =2168.1 kJ/kg 。
60 ℃加料时10L()WH F W h Fh Q D r'+--+==777.82702.5(1000777.8)54510002203600122168.1⨯+-⨯-⨯+⨯⎡⎤⎢⎥⎣⎦kg/h=943.9 kg/h 214.18.7779.943===W D e115 ℃加料时=D ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯-⨯-+⨯1.21681236004401000545)8.7771000(5.27028.777kg/h=842.4kg/h 083.18.7774.842==e 显然，随加料温度提高，D 及e 值均下降。
【7-4】 在单效蒸发装置中，将1/4的二次蒸汽用来预热原料液。
原料液的流量为1 000kg/h ，温度从20 ℃升到70 ℃，其比热容C 0=3.96 kJ/(kg ∙℃)。
完成液的组成为0.28（质量分数，下同）。
已知溶液的沸点为98 ℃，蒸发室内二次蒸汽温度为91 ℃，加热蒸汽温度为125 ℃。
忽略蒸发装置的热损失。
试求（1）传热的有效温差和温差损失；（2）原料液的组成x 0；（3）加热蒸汽消耗量和经济性。
解：（1）有效温差和温差损失()m 112598t T t ∆=-=-℃=27 ℃()91981-='-=∆T t ℃=7℃（2）料液组成91 ℃下蒸汽的冷凝热6.2281='r kJ/kghkJ 1098.1h kJ )2070(96.31000)(500⨯=-⨯⨯=-t t FC p6.22811980004⨯=W kg/h=347.1 kg/h1.347kg/h )28.01(1000)1(010=-⨯=-=xx x F W kg/h 1828.00=x（3）加热蒸汽消耗量及其经济性98 ℃和125 ℃的相变热分别为2263.4kJ/kg 和2191.8kJ/kgrQ t t FC r W D Lp +-+'=)(10=0.409kg/h 8.2191)7098(96.310004.22631.347=-⨯⨯+⨯kg/h8486.00.4091.347===D WE 【7-5】 在单效真空蒸发器中将牛奶从15%浓缩至50%（质量分数），原料液流量为F =1500 kg/h ， 其平均比热容C 0=3.90 kJ/(kg ∙℃)，进料温度为30 ℃。
操作压力下，溶液的沸点为65 ℃，加热蒸汽压力为105 Pa （表压）。
当地大气压为101.3 kPa 。
蒸发器的总传热系数K 0=1 160 W/(m 2∙℃)，其热损失为8 kW 。
试求（1）产品的流量；（2）加热蒸汽消耗量；（3）蒸发器的传热面积。
解：（1）产品流量)50.015.01(1500)1(10-⨯=-=x x F W kg/h=1050 kg/h⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-=50151500)1(110x x F W F L kg/h=450 kg/h（2）65 ℃下水的汽化热为r '=2343.4 kJ/kg201.3 kPa 下的蒸汽冷凝热r =2204.5kJ/kg ，T =120.3 ℃ 忽略牛奶的稀释热，则010L()p Wr FC t t Q D r+-+==⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+-⨯⨯+⨯5.220483600)3065(90.315004.23431050kg/h =1222 kg/h164.110501222==e (3)蒸发器的传热面积[]4.23431050)3065(90.31500⨯+-⨯⨯=Q kJ/h=2.665×106kJ/h=740 kW()m B 120.365t T t ∆=-=-℃=55.3 ℃ 3.55116010740300⨯⨯=∆=m t K Q S m 2=11.54 m 2 【7-6】 在双效并流蒸发装置上浓缩盐的水溶液。
已知条件为：第1效，浓缩液的组成为x 1（质量分数，下同），流量为L 1=500 kg/h ，溶液沸点为105 ℃（即二次蒸汽温度），该温度下水的汽化热1r '=2 245.4 kJ/kg ，物料平均比热容c p =3.52 kJ/(kg ∙℃)；第2效，完成液组成为32%，溶液沸点为90 ℃，该温度下水的汽化热2r '=2283.1 kJ/kg 。
忽略溶液的沸点升高、稀释热及蒸发装置的热损失。
试计算原料液的处理量F 及其组成x 0。
解：12120.16(1)500(1)0.32x W L x =-=⨯-kg/h=250 kg/h22121211()2502283.1500 3.52(25)2245.4p W r LC t t D W r '+-⨯+⨯⨯-⎡⎤===⎢⎥'⎣⎦kg/h=234.6 kg/h ()11234.6500F W L =+=+kg/h=734.6 kg/h6.234)16.01(6.73401=-⨯=x W kg/h 解得 x 0=0.1089【7-7】 在三效并流蒸发装置上浓缩糖水溶液。
沸点升高及蒸发器的热损失均可忽略不计。
已知第一效的生蒸汽压力p 0=270.3 kPa （对应饱和温度130 ℃）、第三效溶液的沸点t 3=55℃（对应p 3=15.74 k Pa ）。
各效的总传热系数分别为：K 0,1=2600 W/(m 2∙℃)，K 0,2=2000 W/(m 2∙℃)，K 0,3=1400 W/(m 2∙℃)。
