工程原理论文多效蒸发器.docVIP

食品工程原理课程设计说明书 设计题目： 蔗糖水溶液二效蒸发装置的设计 设计者：班级 姓名学号 指导教师： 设计成绩： 日期 目 录 1.任务书 3 2.概述 3 2.1 蒸发及蒸发流程 3 2.2 蒸发操作的分类 3 2.3 蒸发操作的特点 4 2.4 蒸发操作的设备 4 3.双效蒸发的工艺计算 5 3.1 蒸发器的设计步骤 6 3.2 蒸发器的计算方法 6 3.2.1各效蒸发量和完成液浓度的估算： 6 3.2.2各效溶液沸点及有效总温差的估算 7 3.2.3蒸发器传热面积和有效温差在各效中的分配： 12 4.加热室结构尺寸的计算： 16 4.1加热管的选择和管数的初步估计 16 4.2循环管的选择 17 4.3加热室直径及加热管数目的确定 17 4.4分离室直径与高度的确定 18 4.5接管尺寸： 18 4.5.1溶液进口尺寸： 18 4.5.2加热蒸汽与二次蒸汽出口： 19 4.5.3冷凝水出口： 19 5. 蒸发装置的辅助设备 19 5.1 气液分离器 19 5.2蒸汽冷凝器 19 5.3 泵的选型 20 参考文献 20 1.任务书 　　含固形物3.4%（质量分率，下同）的蔗糖水溶液，拟经二效真空蒸发装置进行浓缩，要求成品浓度为49%，原料液温度为第一效沸点（60℃），加热蒸汽压力为500kPa(绝压)，冷凝器为15kPa（绝压），日处理量为20000吨/年，日工作时间为24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1200w/(m2·k)，第二效采用强制循环，传热系数为800w/(m2·k)，各效蒸发器中料液液面均为1.5m，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.概述 2.1 蒸发及蒸发流程 蒸发是采用加热的方法，使含有不挥发性杂质（如盐类）的溶液沸腾，除去其中被汽化单位部分杂质，使溶液得以浓缩的单元操作过程。 蒸发操作广泛用于浓缩各种不挥发性物质的水溶液，是化工、医药、食品等工业中较为常见的单元操作。化工生产中蒸发主要用于以下几种目的： 1获得浓缩的溶液产品； 2、将溶液蒸发增浓后，冷却结晶，用以获得固体产品，如烧碱、抗生素、糖等产品； 3、脱除杂质，获得纯净的溶剂或半成品，如海水淡化。进行蒸发操作的设备叫做蒸发器。 蒸发器内要有足够的加热面积，使溶液受热沸腾。溶液在蒸发器内因各处密度的差异而形成某种循环流动，被浓缩到规定浓度后排出蒸发器外。蒸发器内备有足够的分离空间，以除去汽化的蒸汽夹带的雾沫和液滴，或装有适当形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽如不再利用，应将其在冷凝器中加以冷凝。 蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法，通常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽，从溶液蒸发出来的蒸汽叫做而次蒸汽。 2.2 蒸发操作的分类 按操作的方式可以分为间歇式和连续式，工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。 按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸汽不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。多效蒸发中，二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用，提高了加热蒸汽的利用率。 按操作压力可以分为常压、加压或减压蒸发。真空蒸发有许多优点： （1）、在低压下操作，溶液沸点较低，有利于提高蒸发的传热温度差，减小蒸发器的传热面积； （2）、可以利用低压蒸气作为加热剂； （3）、有利于对热敏性物料的蒸发； （4）、操作温度低，热损失较小。 在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作。 2.3 蒸发操作的特点 从上述对蒸发过程的简单介绍可知，常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比，蒸发操作又有如下特点: ⑴沸点升高 蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在港台压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸气压低，使溶液的沸点高于纯溶液的沸点，这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸气温度一定的情况下，蒸发溶液时的传热温差必定小于加热唇溶剂的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。 ⑵物料的工艺特性 蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能析出晶体，或易于结垢；有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。如何根据物料的特性和工艺要求，选择适