食品工程原理番茄双效并流加料蒸发装置设计.doc

食品工程原理课程设计说明书 设计题目： 番茄双效并流加料蒸发装置设计 目 录 1.设计题目: 3 2.任务书 3 2.1设计任务及操作条件 3 2.2 设计项目 3 3. 蒸发工艺设计计算 4 3.1各效蒸发量及完成液液浓度估算 4 3.1.1总蒸发量的计算 4 3.1.2加热蒸汽消耗量和各效蒸发量 4 3.2多效蒸发溶液沸点和有效温度差的确定 6 3.3 根据有效传热总温差求面积 8 3.3.1 则重新分配温差 9 3.3.2计算各效料液温度 9 3.4 温差重新分配后各效蒸汽的参数 9 3.5 计算结果列表 11 4. 蒸发器的主要结构尺寸设计 11 4.1加热管的选择和管数的初步估算 12 4.2 循环管的选择 12 4.3 加热室直径及加热管数目的确定 13 4.4 分离室面积的确定 14 4.5蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图 17 5．蒸发装置的辅助设备 18 5.1 汽液分离器 18 5.2 蒸汽冷凝器 18 6. 工艺计算汇总表 19 7. 对本设计进行评述 19 参考文献 19 设计题目: 番茄双效并流加料蒸发装置设计 2.1设计任务及操作条件 　含固形物6%（质量分率，下同）的鲜牛乳，拟经双效真空蒸发装置进行浓缩，要求成品浓度为25%，原料液温度为第一效沸点（60℃），加热蒸汽压力为300kPa(表)，冷凝器真空度为93kPa，日处理量为19吨/天，日工作时间为8小时，试设计该蒸发过程。 假定采用中央循环管式蒸发器，双效并流进料，效间流动温差损失设为1K，第一效采用自然循环，传热系数为900V/(m2·k)，第二效采用强制循环，传热系数为1800V/(m2·k)，各效蒸发器中料液液面均为1m，各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出，并假设各效传热面积相等，忽略热损失。 2.2 设计项目 2.1写出设计计算书（计算过程及计算结果尽量表格化）。 2.2蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。 2.3蒸发器的主要结构尺寸设计。 2.4主要辅助设备选型，包括气液分离器及蒸汽冷凝器等。 2.5绘制蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图。 2.6对本设计进行评述。 3. 蒸发工艺设计计算 3.1各效蒸发量及完成液液浓度估算 3.1.1总蒸发量的计算 W=F(1-) F==2735 ㎏/h 则 W=2735*(1-)=2078.6㎏/h 设两效的蒸发量相等,W1：W2=1:1.1 且W1=1180.3Kg/h W2=938.4Kg/h 则 X1===0.1 X2===0.25 3.1.2加热蒸汽消耗量和各效蒸发量 据已知条件，定效间流动温差损失为1K，查饱和水蒸气表，列出各热参数值如下表 各热参数值 蒸汽 压力（kpa） 温度（℃） 汽化热（kJ/kg） Ⅰ效加热蒸汽 300 133.47 2168 Ⅰ效二次蒸汽 19.9 60 2355 Ⅱ效加热蒸汽 19.8 59 2357 Ⅱ效二次蒸汽 8.6 42.3 2396 进冷凝器蒸汽 8.0 41.3 2398 可计算β1==0 β2===7.4*10—6 K·㎏/J CPF=CPV(1-V)=4178*(1-0.06)=3927.32 J/㎏·K 在60℃下 水的CPV=4178 J/㎏·K 热利用系数η一般可取 0.98 V1=(S1+FCPFβ1)*η1= S1η1=0.98S1 V2=[S2+（FCPF- CPVV1）β2]*η2 =[V1+（3000*3509.52-4178*0.924S1）*6.6*10-6]*0.826 =0.67+77.9 又知 V1:V2=1；1.1 则 0.98S1+0.67S1+77.9=2078.6 ㎏/h 得S1=1212.5㎏/h V1=0.98S1=1188.3 ㎏/h V2 =898.3㎏/h S2= 1188.3 ㎏/h 4)换热面积得计算 A1====11.04㎡ A2====25.88㎡ 因为所求换热面积不相等，应根据各有效面积相等的原则重新分配各有效温差。方法如下： Δt1′= , Δt2′= 又知 A1= ， A2= 则相比可得 Δt1′= , Δt2′= 温差相加得，=Δt1′+Δt2′= 则 A= 3.2多效蒸发溶液沸点和有效温度差的确定 =(T1-Tk′)- 式中 ——有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃ T1 ——第一效加热蒸汽的温度，℃ Tk′——冷凝器操作压强下二次蒸汽的饱和温度，℃ ——总的温度差损失，为各效温度差损失之和，℃ =′+″+′″，式中 ′——由于溶液的蒸汽压下降而引起的温差损失，或因沸点升高引起的温差损失，℃ ″——由于蒸发