Р е ц е н з е н т : д-р техн наук проф. В. И. Киседьникоз

1
♦— выпарной аппараг, 
2 —
теплообмен­
ник.
6.10. В выпарном аппарате 
подвергав! ся упариванию под 
атмосферным давлением 2,69 т/ч 
7% водного раствора. Н ачаль­
ная температура раствора 95 °С, 
конечная 103 °С С редняя тем­
пература кипения в аппарате 
105 °С. Избыточное 
давление 
греющего насыщенного водяно­
го пара Ризб = 2 кгс/см2. Пло­
щадь поверхности теплообмена 
в аппарате 52 ма, коэффициент 
теплопередачи 1060 Вт/(ма.К ) .
Тепловые потери ап п арата в 
окруж аю щ ую среду составляю т 
110 000 Вт.
Определить: 
а) 
конечную
концентрацию раствора; б) рас­
ход греющего пара при вл аж ­
ности его 5% .
5.11. В выпарном аппарате с площадью поверхности тепло­
обмена 30 ма, работающем под атмосферным давлением, непре­
рывно концентрируется -раствор хлористого кал и я от 9 ,5 до
26,6 
%
(масс.). Н ачал ьн ая температура раствора 18 °С, избыточ­
ное давление греющего насыщенного водяного п ара 
р
т g =
= 2 кгс/сма Производительность апп арата вначале была 900 кг/ч 
(разбавленного раствора), но через некоторое врем я снизилась 
до 500 кг/ч из-за образования накипи. П ренебрегая тепловыми 
потерями аппарата в окружающ ую среду, определить толщ ину 
образовавшегося слоя накипи, приняв д л я накипи 
X —
1 ,4 В т/(м -К ). 
Гидростатическим эффектом пренебречь.
5.12. В условиях примера 5.7 определить расход энергии 
при откачке вторичного пара вакуум-насосом и при откачке кон­
денсата насосом, если вакуум в аппарате равен 0,95 кгс/см3.
5 .1 3 . В непрерывнодействующнй однокорпусной вы парной 
аппарат подается 12,5% раствор сернокислого ам м ония, который 
упаривается под атмосферным давлением до 30,6% (масс.). К он­
центрированный раствор выходит из ап п арата в количестве 
800 кг/ч. Разбавленны й раствор, поступающий на вы п ар ку, по­
догревается в теплообменнике вторичным паром от 24 до 80 '‘С. 
Остальное количество вторичного пара идет на обогрев других 
производственных аппаратов (рис. 5.4). Тепловые потери вы пар­
ного аппарата составляю т 6% от полезно используемого ко­
личества теплоты, Т. е. 
ОТ 
суммы ~r Qncn-
П ринять 
Atp.
о »
« I K .

---

О пределить: а) расход греющего насыщенного водяного пара 
(с избыточным давлением р„зб = 2 кгс/см2), принимая его влаж ­
ность 5 % ; б) количество вторичного Ъ ара, отбираемого на обо­
грев производственных аппаратов; в) требуемую площадь по­
верхности теплообмена (подогревателя), принимая величину коэф­
фициента теплопередачи в нем 
К
= 700 Вт/(м2*К).
5 .1 4 . Д ифенил (С6Н 6)2 кипит под атмосферным давлением при 
255 °С. Вычислить удельную теплоту испарения, а так ж е удель­
ную теплоемкость жидкого дифенила.
5 .1 5 . 48% водный раствор едкого натра кипит под давлением • 
760 мм рт. ст. при 140 °С, а под абсолютным давлением р аб0 =
= 0,2 кгс/см2 — при 99 °С. Определить удельную теплоту испа­
рен и я воды из этого раствора при давлении 0,8 кгс/см2, а такж е 
удельную теплоемкость раствора.
5 .1 6 . Определить тем пературу кипения бромбензола под абсо­
лютным давлением р абс = 0,1 кгс/см2 по диаграмме линейности 
и по номограмме X IV . Определить такж е удельную теплоту испа­
рения бромбензола при этом давлении.
5 .1 7 . Определить давление насыщенного пара бензальдегида 
при 120 °С, пользуясь диаграммой линейности.
5 .1 8 . Воспользовавш ись правилом Бабо и табл 
X X X V I, 
определить тем пературу кипения 42,5% водного раствора азот­
нокислого аммония при абсолютном давлении p afi0 = 0,4 кгс/сма.
5 .19. В вакуум -выпарной ап п арат (рис. 5.1) поступает 10 т/ч 
8% водного раствора азотнокислого аммония при температуре 
74 °С. К онцентрация упаренного раствора 42,5% . Абсолютное 
давление в среднем слое кипящ его раствора р ср = 0,4 кгс/см2. 
Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара 
p assG
=
= 1 кгс/см2. П ри н ять Д/Г. 8ф = 6,1 К- Коэффициент теплопереда­
чи 950 Вт/(м2. К ) . Потери теплоты составляют 3% от суммы (Q,iarp +
4- Qncn)- Определить площадь поверхности нагрева выпарного 
апп арата.
5.20. По данным предыдущей задачи определить абсолютное 
давление в барометрическом конденсаторе, если гидравлическая 
депрессия Д/г с = 1 К , а гидростатическая депрессия Д/г Э(1) =
= 6,1 К .
5 .2 1 . 2200 кг/ч разбавленного водного раствора упариваю тся 
от 7 до 24% (масс.) под атмосферным давлением. Разбавленный 
раствор подается в выпарной аппарат при 19 °С. Температурная 
депрессия 3,5 К , гидростатическая 3,0 К , гидравлическая 1,0 К . 
Избыточное давление греющего насыщенного водяного пара- 
Риэб = 2 кгс/см2. Коэффициент теплопередачи 1100 Вт/(ма.К ). 
Определить требуемую поверхность теплообмена в аппарате и 
расход греющего п ара, принимая потери теплоты в окруж аю щ ую
среду в разм ере 596 от суммы (Q„arp + Qll0n) и влаж ность гре­
ющего пара 5% .
5.22. К а к изменится производительность выпарного аппарата, 
работающ его под атмосферным давлением ,‘при обогреве насыщ ен-

---

ным водяным паром с избыточным давлением p lraесли в аппарате создать вакуум 0,7 кгс/см2, а обогрев перевести 
на . пар с избыточным давлением 0,6 кгс/см2? Гидростатический 
эффект для среднего слоя Дрг. 9ф = 9,81* 103 Па; в обоих сл у ­
чаях , считать температурную депрессию 4 К ; раствор поступает 
на выпарку подогретым, до температуры кипения в апп арате. 
Коэффициент теплопередачи считать неизменным. Тепловыми 
потерями пренебречь.,
5.23.
В выпарном аппарате концентрируется водный раствор 
от 
.14 
до 
30% 
(масс.). . Греющий насыщенный водяной пар имеет 
давление (абсолютное) 
0,9 
кгс/см8. П олезная разность темпера-, 
тур 
11,2 
К , Гидростатическая депрессия 
Д/Г. аф 
=
3 
К . 
Опре­
делить часовой расход разбавленного раствора, поступающего 
в аппарат, если площадь поверхности теплообмена в нем 
40 
м2, 
а коэффициент теплоотдачи составляет 
700 
Вт/(ма*К). Р азб авлен ­
ный раствор поступает в аппарат подогретым до тем пературы ки­
пения. Среднее давление в аппарате (абсолютное) 
0,4 
кгс/см8. 
Тепловыми потерями пренебречь.
5.24. Определить расход греющего насыщ енного водяного 
пара (абсолютное давление 2 кгс/см2) и площ адь поверхности 
нагрева выпарного апп арата, в котором производится упаривание
1.6 т/ч раствора от 10 до 40 % (масс.). Среднее давление в апп арате 
(абсолютное) 1 кгс/см2. Разбавленны й раствор поступает на вы­
парку при 30 °С. П олезная разность тем ператур 12 К . Гидроста­
тическая депрессия Д ^ .аф = 4 К . Коэффициент теплопередачи 
900 Вт/(м2- К ). Тепловые потери принять равными 5 
%
от полезно 
используемого количества теплоты 5.25. Раствор поташа упаривается от 8 до 36% (масс.) под 
вакуумом 0,2 кгс/см2. Н ачальное количество раствора 1500 кг/ч. 
Определить количество воды, подаваемой: а) в барометрический 
конденсатор; б) в поверхностный конденсатор, принимая темпе­
ратуру 
отходящего 
конденсата на 5 °С ниж е тем пературы , 
конденсации. Вода в . обоих случаях нагревается от 15 до 
35 °С.
5.26. В выпарном апп арате производится концентрирование, 
водного раствора от 12 до 38% (масс.) под вакуум ом (в конден­
саторе) 600 мм рт. ст. (см. рис. 5.1). Р асход охлаж даю щ ей воды 
в барометрическом конденсаторе 40 м3/ч , вода нагревается от 14 
до 30 °С. Определить часовую производительность выпарного 
аппарата по разбавленному и концентрированному раствору. 
Температурной депрессией пренебречь. Атмосферное давление 
747 мм рт. ст.
5.27. В акуум в выпарном аппарате над раствором 0,7 кгс/см8. 
Р асход разбавленного водного раствора, поступающего на вы­
п арку, 2,4 т/ч, его концентрация 12% (масс). К онечная концен­
трация 32% (масс.). В барометрический конденсатор подается
38.6 м3/ч холодной воды с температурой 12 °С. Определить тем­
пературу воды на выходе из барометрического конденсатора.

---

Гидравлическим сопротивлением паропровода и температурной 
депрессией пренебречь.
5.28. В трехкорпусной выпарной батарее, работающей по 
прямоточной схеме (см. рис. 5.7), подвергается упариванию
1300 кг/ч водного раствора с начальной концентрацией 9% (масс.) 
до конечной концентрации 43% (масс.). Вычислить концентра­
ции раствора по корпусам, если известно, что в каждом следующем 
корпусе вы паривается воды на 10% больше, чем в предыдущем.
5 .2 9 . К акое предельное число корпусов может быть в много­
корпусной выпарной установке,, если избыточное давление грею­
щего насыщ енного водяного пара в первом 
корпусе /?изб =
= 2 ,3 кгс/см2, остаточное давление в конденсаторе 147 мм рт. ст. 
С умму тем пературны х потерь во всех корпусах принять равной 
£ A /
dot
— 41 К. Д опустим ая полезная разность температур в ка­
ж дом корпусе долж на быть не меньше 8 К.
5 .3 0 . В двухкорпусной установке, работающей по прямо­
точной схеме, упаривается 1000 кг/ч водного раствора азотнокис­
л о го н атр и я. Н ач ал ьн ая концентрация 10% (масс.), конечная 
после первого корпуса 15% (масс.), конечная после второго 30% 
(масс.). Конечная тем пература раствора после первого корпуса 
103 °С, после второго 90 °С. Определить, сколько воды испарится 
во втором корпусе за счет самоиспарения и какой это составит 
процент от общего количества воды, испаряю щ ейся во втором 
корпусе.
5 .3 1 . В д вухкорпусную выпарную установку, работающую 
по прямоточной схеме, поступает 1000 кг/ч водного раствора хло­
ристого м агния. Н ачал ьн ая концентрация раствора 8% (масс.). 
К онц ен трац и я раствора после первого корпуса 12% (масс.). 
Абсолютное давление над раствором в первом корпусе 1 кгс/см3, 
во втором корпусе 0,3 кгс/см2. Конечная тем пература раствора 
после первого корпуса 104 °С, после второго 77 °С. Определить, 
д о какой конечной концентрации упаривается раствор во втором 
корпусе, если обогрев второго корпуса осущ ествляется за счет 
вторичного пара первого корпуса (отбора экстра-пара нет). Теп­
ловыми потерями пренебречь.
' 5 .3 2 . Во второй корпус двухкорпусной установки, работаю­
щей по прямоточной схеме без отбора экстра-п ара, поступает из 
первого корпуса 500 кг/ч 16% водного раствора углекислого на­
тр и я с температурой 103 °С. Абсолютное давление над кипящим 
раствором в первом 
корпусе 1 кгс/см2, во втором корпусе 
0,6 кгс/см2. К онцентрированны й раствор, выходящий из II кор­
пуса с температурой 89 °С и концентрацией 28% (масс.), исполь­
зуется в противоточном теплообменнике д л я подогрева разбав­
ленного раствора, поступающего на вы парку. П ренебрегая тепло­
выми потерями и депрессией, определить: а) концентрацию раз­
бавленного раствора, подаваемого на выпарку; б) на сколько гра­
д усов будет подогрет разбавленны й раствор в теплообменнике, 
если концентрированный раствор выходит и з теплообменника с тем-

---

Рис. 5.6 (к контрольной задаче 5.34).
пературой 32 °С. У дельная теплоемкость концентрированного 
раствора 3,35* 103 Д ж /(кг*К ).
5.33. В двухкорпусную выпарную установку, работающ ую 
по прямоточной схеме, поступает 1000 кг/ч водного раство ра хло­
ристого кальц ия. Н ачальн ая концентрация раствора 8 % (масс.), 
конечная 30% (масс.). В первом корпусе абсолютное давлен ие 
вторичного пара 1 кгс/см3, во втором 0,3 кгс/см3. К онечная тем­
пература раствора после первого корпуса 104 °С, после второго 
78 °С. В первом корпусе образуется 400 кг/ч вторичного пара. 
Ч асть этого пара (рис. 5.5) отбирается на сторону (экстра-пар). 
П ренебрегая тепловыми потерями, определить, какое количество 
экстра-пара отбирается.
5.34. В однокорпусный выпарной ап парат (рис. 5.6), работаю­
щий с тепловым насосом (сжатие вторичного п ара в турбокомпрес­
соре), поступает разбавленный водный раствор с концентрацией 
5% (масс.). И з апп арата выходит 550 кг/ч раствора с концентра­
цией 15% (масс.). Тем пературная депрессия 2,5 К . Гидростатиче­
ским эффектом и гидравлическим сопротивлением пренебречь. 
Турбокомпрессор сж имает вторичный пар от 1 до 2 кгс/см2. Теп­
ловые потери составляю т 5% от (фнагр + С?!]Сп)- Н ач ал ьн ая тем­
пература разбавленного раствора 70 СС. О пределить: а) сколько 
приходится добавлять греющего насыщенного водяного пара 
(пар сухой насыщенный, избыточное давление р изб = 2 кгс/сма); 
б) какую мощность потребляет турбокомпрессор, если общий 
к. п. д . его равен 0,72.
5 .3 5 . Д о какой температуры надо охлад ить горячий 40% вод­
ный раствор калиевой селитры, чтобы после охлаж ден и я и вы­
падения кристаллов концентрация маточного раствора ст а л а вдвое 
меньше исходной?
5.36. С колько килограммов кристаллов вы делится при охла­
ждении от 30 до 15 °С 4*2 т раствора соды, содерж ащ его 2,5 моль

---

соды на 1000 г воды? Сода кристаллизуется с 10 молекулами воды.
5 .3 7 . Определить необходимую площадь поверхности о х л а­
ж ден и я противоточного кристаллизатора, в котором охлаждается 
от 85 до 35 °С 10 000 кг/ч раствора, содержащего 7,0 'Моль серно­
кислого аммония на 1000 г воды. При охлаждении испаряется 
вода (5% от массы начального раствора). Коэффициент тепло­
передачи 127 Вт/(м2-К ). Охлаж даю щ ая вода нагревается от 13 
до 24 °С. Определить так ж е ее расход.
ПРИМЕР РАСЧЕТА ТРЕХКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ
Рассчитать трехкорпусную прямоточную выпарную установку с естествен­
ной циркуляцией раствора (рис. 5.7) д л я концентрирования 5 т/ч 12