单选题
提高蒸发器生产强度的主要途径是增大:
A
传热温度差
B
加热蒸汽压力
C
传热系数
D
传热面积
答案解析
正确答案:C
解析:
**解析:**
蒸发器的**生产强度**($U$)是指单位传热面积在单位时间内所蒸发的水分量,其定义式为:
$$ U = \frac{W}{A} $$
其中,$W$ 为蒸发量(kg/h),$A$ 为传热面积(m²)。
根据蒸发过程的传热速率方程:
$$ Q = KA\Delta t_m $$
且蒸发所需的热量 $Q$ 与蒸发量 $W$ 的关系为 $Q = W \cdot r'$($r'$ 为二次蒸汽的汽化潜热),可得:
$$ W = \frac{KA\Delta t_m}{r'} $$
将 $W$ 代入生产强度的定义式,得到:
$$ U = \frac{K \Delta t_m}{r'} $$
由此可见,提高蒸发器生产强度 $U$ 的主要途径有两个方向:
1. **增大传热温度差 $\Delta t_m$**:可以通过提高加热蒸汽压力或降低冷凝器压力(真空度)来实现。但在实际操作中,$\Delta t_m$ 的提高受限于热源温度、物料的热敏性以及真空系统的极限,提升空间有限且能耗可能增加。
2. **增大传热系数 $K$**:传热系数 $K$ 综合反映了传热过程的效率。通过改进设备结构(如采用膜式蒸发器)、提高流体流速、防止结垢、及时排除不凝性气体等措施,可以显著提高 $K$ 值。这是工程上最常用且最有效的提高生产强度的手段。
**选项分析:**
* **A. 传热温度差**:虽然增大 $\Delta t_m$ 能提高生产强度,但受工艺条件限制较大,不是最主要的通用途径,且往往伴随能耗增加。
* **B. 加热蒸汽压力**:这是增大 $\Delta t_m$ 的一种具体手段,同样受限于上述因素。
* **C. 传热系数**:提高 $K$ 值直接提升了单位面积、单位温差的传热效率,是强化传热过程、提高生产强度的核心和主要途径。
* **D. 传热面积**:增大传热面积 $A$ 可以增加总蒸发量 $W$,但根据定义 $U = W/A$,若其他条件不变,单纯增加面积并不会改变**单位面积**的生产强度 $U$。
因此,提高蒸发器生产强度的主要途径是增大**传热系数**。
**正确答案:C**
相关知识点:
提蒸发器强度主要增传热系数
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化工总控工理论题库
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