《试谈双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择》由会员分享，可在线阅读，更多相关《试谈双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、食品工程原理课程设计说明书 设计题目： 姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 任务书 设计任务及操作条件 含固形物 16%（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 49%，原料液温度为第一效沸点（60） ，加热蒸汽压力为 450kPa(表)， 冷凝器真空度为 94kPa，日处理量为 15 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 900w/( m2k)，第二效采用强制循环，传热系数为 1800w/( m2k)，各效蒸发器中料液液面均
2、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。 I 目 录 1 蒸发工艺设计计算-1 11 蒸浓液浓度计算-1 12 溶液沸点和有效温度差的确定-1 121 各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失-2 122 各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失-2 123 由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失-3 14 蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布-4 15 有效温差再分配-5 2 蒸发器工艺尺寸计算-7 21 加热管的选择和管数的初步估计-7 211 加热管的选择和管数的初步估计-7 212 循环管的选择-7 213 加热室直径及加热管
3、数目的确定-8 214 分离室直径与高度的确定-9 22 接管尺寸的确定-9 221 溶液进出口-10 222 加热蒸气进口与二次蒸汽出口-10 223 冷凝水出口-10 3 蒸发装置的辅助设备-10 31 气液分离器-10 32 蒸汽冷凝器-11 321 由计算可知,进入冷凝器的二次蒸汽的体积流量可计算得到冷凝器的直径 D-11 4 工艺计算汇总表-11 5 工艺流程图、蒸发器设备简图及加热器的管子排列图-12 51 工艺流程图-12 52 中央循环管切面图-12 6 课程设计心得-13 致谢-13 参考文献-14 1 1 蒸发工艺设计计算 11 蒸浓液浓度计算 多效蒸发的工艺计算的主要依据
4、是物料衡算和、热量衡算及传热速率方程。计算 的主要项目有：加热蒸气（生蒸气）的消耗量、各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。 计算的已知参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸气的压强 和冷凝器中的压强等。 蒸发器的设计计算步骤多效蒸发的计算一般采用试算法。 (1)根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸气压强及冷凝器的压 强） ，蒸发器的形式、流程和效数。 (2)根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度。 (3)根据经验假设蒸气通过各效的压强降相等，估算个效溶液沸点和有效总温差。 (4)根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 (5)根据传热速率方
5、程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下 面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤（3)至（5） ，直到所求得各效传热面积 相等（或满足预先给出的精度要求）为止。 F=3125kg/h 8 102.5 4 总蒸发量:W=F（1-）=3125(1-)=2083.3kg/h 2 0 X X 42 . 0 14 . 0 并流加料蒸发中无额外蒸汽引出,可设1 W :W2 =1:1.1 而 W=W1+W2 =2083.3kg/h 由以上三式可得:W1=992kg/h;W2=1091.3kg/h; 设各效间的压强降相等，则总压强差为： X1= 0 1 FX FW =0.21; X2= 0
6、 12 FX FWW =0.42 12 溶液沸点和有效温度差的确定 由各效的二次蒸汽压强从手册中查得相应的二次蒸汽温度和汽化潜热列与下表中: 蒸汽压力（KPa）温度()汽化热(kJ/kg) 一效加热蒸汽 601158.762190.9 一效二次蒸汽 19.9602355 二效加热蒸汽 19.8592357 二效二次蒸汽 7.439.82401.6 进冷凝器蒸汽 738.82403.8 多效蒸发中的有效传热总温度差可用下式计算： 有效总温度差 )( / 1 KTTt 2 式中 t -有效总温度差，为各效有效温度差之和，。 1 T -第一效加热蒸气的温度，。 / K T -冷凝器操作压强下二次蒸气
7、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度差损失， /-由于蒸发器红溶液的静压强而引起的温度差损失， /-由于管道流体阻力产生压强降而引起的温度差损失， 121 各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 则 f = 2 r T 0162 . 0 764 . 0 2355 60 2 . 273 2 . 016 . 0 2 = =0.24 1 32 . 0 764 . 0 = 2 r T 0162 . 0 66 . 0 6 .2401 8 .392 .273 2 .016 . 0 2 0.66 =0.77 2 16
8、. 1 / =0.24+0.77=1.01 122 各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失 由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失 某些蒸发器在操作时，器内溶液需维 持一定的液位，因而蒸发器中溶液内部的压强大于液面的压强，致使溶液内部的沸点 较液面处的为高，二者之差即为因溶液静压强引起的温度差损失 ，为简便起见，日 夜内部的沸点可按液面和底层的平均压强来查取，平均压强近似按静力学方程估算： pm=p/+ 2 gL 式中 pm蒸发器中 液面和底层的平均压强，pa p/二次蒸气的压强，即液面处的压强， ，pa 溶液的平均密度， L-液层高度 g-重力加速度， 根据 pm=p/+ 2 gL 取液位高
9、度为 1 米 有牛乳的平均密度=1.030kg/m 3 Pm1=25.0KPa 2 181 . 9 030 . 1 9 . 19 Pm2=KPa 4 . 12 2 181 . 9 030 . 1 4 . 7 对应的饱和溶液温度为: T 1 / pm =63.3 ; T 2 / pm =49.2; 根据 = pmp tt 3 式中 pm t -根据平均压强求取牛乳的沸点， p t -根据二次蒸气压强求得水的沸点 所以 “ 1= T 1 / pm - T / 1=63.3-60=3.3 “ 2= T 2 / pm - T / 2=49.2-39.8=9.4 =3.3+9.4=12.7 123 由经
10、验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失 由于管道流体阻力产生的压强降所引起的温度差损失在多效蒸发中末效以前各效的二 次蒸汽流到次一效的加热室的过程中由于管道阻力使其压强降低蒸汽的饱和温度也相 应降低由此引起的温度差损失即为 ，根据经验其值可以省略。 =1+1+1=3 根据以估算的各效二次蒸汽压强 1 t 及温度差损失，即可由下式估算溶液各效溶液的沸 点 t 所以总的温度差损失为 = / + + =1.01+12.7+2=15.71 溶液的沸点 ti=Ti/+ i / 1 / 1 / 11 0.24+3.3+1=4.54 17.1114 . 977 . 0 2222 所以各效溶液沸点： t1= T1+1=60+0.24=60.24， t2= T2+2=38.8+0.77=39.57 由手册可查得 601KPa 饱和蒸汽压的温度为 158.76，汽化热为 2190.9KJ/kg，所 25.10471.15 8 . 3876.158)( KSt TT 蒸汽压力（KPa）温度()汽化热(kJ/kg) 一效加热蒸汽 601158.762190.9 一效溶液 19.964.62355 一效二次蒸汽 19.8602357 二效溶液 2550.4 二效加热蒸汽 19
