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1、.食品工程原理课程设计说明书任务名称：蒸发器的设计设计人：指导教师：班级组别：设计时间：成绩 :页脚.目录122334455569715页脚.81791710181121页脚.设计说明书一、题目 : 蒸发器的设计设计蒸发量为 4 吨/ 小时的双效真空浓缩装置， 用于浓缩番茄酱的生产。 已知进料浓度为 4.25% ，成品浓度为 28% ，第一效真空度为 600mmHg, 第二效真空度为 700mmHg 。加热蒸汽的压力为0.15 MPa二、原始数据：1、原料：浓度为 4.25% 的番茄酱2、 产品：浓度为 28% 的番茄酱3、 生产能力：蒸发量四吨每小时，一天工作10 个小时4、 热源：加热蒸汽
2、为饱和水蒸汽，压力0.15MPa5、 压力条件：第一效为600 mmHg的真空度，第二效为700 mmHg的真空度页脚.三、设计要求容：1、浓缩方案的确定：蒸发器的型式、蒸发操作流程、蒸发器的效数等。2、蒸发工艺的计算：进料量、蒸发水量、蒸发消耗量、温差损失、传热量、传热面积等。3、蒸发器结构的计算：加热室尺寸、加热管尺寸及排列、蒸发室尺寸、接管尺寸等。4、附属设备的计算：冷凝器、真空系统的选用5、流程图及装配图绘制四设计要求1、设计说明书一份；2、设计结果一览表；蒸发器主要结构尺寸和计算结果及设备选型情况等；3、蒸发器流程图和装配图设计方案的确定1. 蒸发器的确定：选用外加热式蒸发器，它的特
3、点是加热室与分离室分开，便于清洗和更换。这种结构有利于降低蒸发器的总高度，所以可以采用较长的页脚.加热管。并且，因循环管不受热而增大了溶液的循环速度，可达1.5m/s。2. 蒸发器的效数：双效真空蒸发。真空操作的压力小，故在蒸发器物料的沸点就低，对于番茄这种热敏性较高的物料， 采用真空蒸发降低沸点是有必要的。采用多效蒸发是减少加热蒸汽耗用量，提高热能经济性的有效措施。然而也不能无限地增加效数。 理由如下：（ 1）效数越多， 节省地加热蒸汽量就越少。由单效改为双效时，加热蒸汽用量可减少50% ，但由四效改为五效只能节省 10% ，热能经济性提高不大。（ 2）效数越多，温度差损失越大，分配到各效的
4、有效温度差就越小。为了维持料液在溶液沸腾阶段，每效的有效温度差不能小于 5-7 摄氏度。这样也限制了效数的增加。 （3）热敏性溶液的蒸发，一般不超过三效。3.加热方式：直接饱和蒸汽加热，压力0.15Mpa 。4. 操作压力：效为 600 mmHg 真空度，效为 700 mmHg 真空度。5. 加料方式：并流式。其优点在于： （1）后一效蒸发室的压强比前一效的低，故溶液在效简述送不用泵而利用各效间的压力差 ; （2）后一效溶液的沸点较前一效的低，溶液进入后效时发生闪蒸现象，产生较多二次蒸汽； （3 ）高浓度溶液的温度依效序降低对浓缩热敏性食品有利。6. 辅助设备：冷凝器用水喷式冷凝器；惯性捕集器
5、页脚.方案说明1.本流程采用直接蒸汽加热，双效外加热式蒸发器，并流法蒸发。使用25 水作为冷却剂，冷凝水出口温度为40。2. 设备流程：1）物料：预热杀菌后的番茄酱由循环泵由下部进入，流经管，由上部进入蒸发分离室，先经加热器的管上升， 通过弯头进入另一台加热器，经加热料液由管下降，以切线方向进入效蒸发分离器进行汽液分离。然后由物料泵送至效再蒸发。料液料液聚集到倾斜的底部，由排出口与循环管连接， 经液位平衡器至效蒸发室，当效蒸发室达到平衡液位时，料液直接进入效加热器。蒸发产生的二次蒸汽与物料一起进入分离器。由二效分离器出来的物料浓度达到所要求 28 。2）加热蒸汽：效蒸发与其预热管物料的热能由蒸
6、汽供给，效蒸发和预热管物料的热能全部为一效二次蒸汽供给。效二次蒸汽全部进入水喷式冷凝器冷却。3）本流程采用直接蒸汽加热，双效外加热式蒸发器，顺流法蒸发。优点是料液沸点依效序递降，因而当前效料液进入后效时， 便在降温的同时放出其显热，供一小部分水分汽化，增加蒸发器的蒸发量。使用25 水作为冷却剂，冷凝水出口温度为40 。真空蒸发的条件：不断供给热量；要维持番茄酱的沸腾，需要不断供给热量。 必须顺速排除二次蒸汽； 如不及时排除二次蒸汽， 又会凝结成水回到番茄酱中去。 本操作中将二次蒸汽引入另一效蒸发器作为热源使用，热能利用率高。页脚.（一）物料衡算1、原料处理量 :每小时处理量：W F1x0（常用
7、化工单元设备设计153 页）xnWx2400028F0x0284716 Kg / hx24.25式中 F0 原料处理量， kg/h ；x0 进效蒸发器料液的浓度，质量百分比；x2 出效蒸发器料夜的浓度，质量百分比；W 水分蒸发量kg/h ；日处理量：每天10 小时： 4715 10=47.15吨 / 日2、初步估算一、二效的蒸发水量页脚.由常用化工单元设备设计P153取 W1:W2=1:1.1故 W 1= 4000 =1904.8(kg/h) 1 1.1W 2 =4000-1904.8=2095.2(kg/h)其中， W 1第效的蒸发量， kg/hW 2第效的蒸发量， kg/hF0 x0471
8、64.25%效二次蒸汽浓度 x=4716=6.31%F0W 11904.83、成品产量： F2= F0 -W=4716-4000=716 kg/h（二）热量衡算1. 有关参数（ 1） 总蒸发量： 4000 kg/h（ 2） 进料：x1 =4.25%T1 =61.1 ( 查食品工程原理 843 页此温度下水的比热 Cw w =4179J/Kg.k)出料： x2 =28%T2 =41.4 料液比热 : C0 CW (1xO )4179(14.25) 4001J / Kg k100100（ 3） 真空度分配：第效： 600mmHg5a（查得此压力下饱和蒸汽温度P1 =0.21 10PT1 =61.1
9、）页脚.第效： 700 mmHgP2 =0.08 105 Pa （查得此压力下饱和蒸汽温度 T2 =41.4 ）来自食品工程原理 741 页饱和水蒸汽表二次蒸汽的热参数值如下表压力 (Pa)T()比焓 (KJ/kg)汽化潜热 (kg)效加热蒸汽P0 =1.5 105T0=111.3i 0 =2695.10 =2229.3效二次蒸汽P1 =0.21 105T1 =61.1i1 =2606.61 =2352.5效加热蒸汽P2 =0.08 T2=41.4i 2 =2570.22 =2396.41052、温差损失、温度损失的计算fat mt 0式中：温度差损失，操作压强下由于溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高，液层静压引起的温度差损失，管路流动阻力引起的温度差，a 常压下由于溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高，f 校正系数，无因次，其经验计算式为：页脚.0.0162(T 273)2fr 式中： T 操作压强下二次蒸汽的温度，操作压强下二次蒸汽的汽化潜
