真空浓缩设备的设计
真空薄膜浓缩装置的研制及应用研究
2004-08-25 收稿；2005-01-27 接受
第9 期
袁 珂等：真空薄膜浓缩装置的研制及应用研究
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蒸发管中难以形成薄膜而使浓缩效率相应降低；进液速度过慢，
浓缩液受热时间就长，则溶液易被蒸干粘在管壁上，这样不仅会
浓缩是实验室和生产中经常使用的一种工艺操作，在医药卫生、食品化工、环境保护及有机合成等 许多行业中用途甚广。实验室中常用的浓缩方法有两种，即普通的毛细管减压蒸馏浓缩法和旋转薄膜 浓缩法。普通减压浓缩操作麻烦，浓缩液受热时间长，加热温度高，浓缩效率低，尤其是在以水和其他高 沸点物质为溶剂时以上缺点尤为突出，这时在减压下也需在较高温度下浓缩。因此，对于受热易氧化、 水解、结构变形等热敏性成分，很容易引起其化学性质的改变，甚至会导致错误结果。现在此法已普遍 为旋转薄膜浓缩法所代替。旋转薄膜浓缩虽然简化了操作，提高了浓缩效率，但其容量较小，特别是被 浓缩液体始终处于被加热状态而增加了热敏性成分分解变化的可能性。为克服上述方法的不足，并将 被浓缩液体的受热时间降低至最短限度，作者设计了真空薄膜浓缩装置并与旋转浓缩装置作了对比。
降低工作效率，还可能因为受热时间长而导致溶液中的化学成分
发生变化。一般情况下，调节溶液的进液速度，应以既不让溶液
在加热管内积存，又不使其在管内蒸干，始终能观察到管内液体
以流体状态快速移动为准，故操作过程中需要凭观察时常调整流
速。另外，使用该装置进行浓缩时，随着浓缩液浓度的提高，可能 图 1 真空薄膜浓缩装置示意图
忍冬叶 Leaves of louicerae
绿茶叶 Green tea
超声 Ultrasonic
浓缩机的毕业设计正文
浓缩机的毕业设计正文一、引言浓缩机是一种能够将液体中的溶质浓缩的设备，广泛应用于化工、制药、食品等行业。
随着工业技术的不断发展，对浓缩机的要求也越来越高。
本篇设计旨在设计一种具有较高效率和稳定性的浓缩机。
二、设计思路本设计主要采用多效蒸发法实现浓缩机的效果。
多效蒸发法采用多级蒸汽压缩和冷凝的方式，能够在不增加热能投入的情况下实现液体的浓缩。
在设计过程中，考虑了蒸汽压力、温度、流量等因素，并通过使用适当的材料和结构来提高设备的效率和耐久性。
三、设计方案1.整体结构本设计采用垂直布置的螺旋板式多效浓缩机。
整个设备由多个浓缩器组成，每个浓缩器中都设置有一系列螺旋板，以增加传热面积。
液体在螺旋板之间流动，通过从板上和板下喷洒的蒸汽加热，实现浓缩效果。
2.材料选择本设计中选择了耐腐蚀、耐高温的不锈钢作为主要材料。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，能够抵御化学物质的侵蚀，并且具有较高的耐高温性能，适合用于浓缩机的制造。
3.流体动力学分析在设计过程中，需要对流体在浓缩器内的流动情况进行动力学分析。
通过数值模拟和流体力学原理，得出了流体在浓缩器内的流速、压力等参数，以指导设备的设计和优化。
四、设计结果经过设计和模拟分析，本设计实现了一种高效率、稳定性好的浓缩机。
在规定的输入条件下，设备能够达到较高的浓缩效果，并且能够在长时间运行中保持稳定性。
五、结论与展望本设计实现了一种多效蒸发法浓缩机的设计，通过适当的材料选择和流体动力学分析，提高了设备的效率和稳定性。
然而，由于时间和资源的限制，本设计仍有一定的改进空间，未来可以进一步改进设备的细节和性能。
本设计在浓缩机的设计过程中，充分考虑了材料选择、流体动力学分析等因素，实现了一种高效率、稳定性好的浓缩机。
这对于提高工业生产效率和产品质量具有重要意义。
在日后的工作中，可以进一步改进设备的性能，提高其在实际生产中的应用价值。
第六章真空浓缩设备
在浓缩时随浓度↗，其粘度↗→流速↙G↙。 -----选：强制循环、刮板式、降膜式浓缩装置。
4．热敏性：
----- 选：薄膜式或真空度较高的浓缩装置。 5．发泡性：
-----选：强制循环或长管薄膜型。
6．腐蚀性： -----选：设备材料用不锈钢或具有防腐第涂六章层真空材浓缩料设备的钢材。
四、选择与要求 （二）要求
二、冷凝器
（三）结构及工作原理
3.喷射式冷凝器 （1）组成：水力喷射器离心水泵组成。
第六章真空浓缩设备
二、冷凝器
（三）结构及工作原理
3.喷射式冷凝器 （2）水力喷射器：喷嘴、吸气室、 混合室、扩散室等。
原理：通过离心水泵将水压入 喷嘴，水以高速射入（15~30m/s） 混合室及扩散室，而后进入排水管 中。这样在喷嘴出口处形成低压区， 因此会不断吸入二次蒸汽。冷水与 二次蒸汽进行热交换后，汽结为冷 凝水，同时，夹带不凝结的气体， 随冷却水一起排出，这样即达到冷 凝又起到抽真空的作用。
注：冷凝器安装：通常规定从地面到冷凝器出水口高度 >10m，否则，因冷凝器处于W状态，而外界为1个绝对大 气压，导致冷却水不能自然排除，导致真空度破坏。若用 泵抽取冷却水可降低高度，但必须保证有相应真空度。
第六章真空浓缩设备
三、抽真空装置
（三）蒸汽喷射泵
4.多级串联操作注意事项 （1）先打开中间冷凝器的冷却水阀门； （2）启动最后一级蒸汽喷射泵（即吸入W最低的泵），然 后往前逐级启动。停车时，先关闭第一级蒸汽喷射泵（吸入 W最高的泵），然后向后逐级关闭。 （3）停车时，先破坏罐内W，然后关闭各级蒸汽喷射泵， 以免冷水倒流罐内。
第六章真空浓缩设备
第六章真空浓缩设备
第四节 真空浓缩装置的附属设备
第七章浓缩设备
冷冻浓缩是利用有利的液固平衡条件，冷 冻浓缩时，部分水分因放热而结冰，而后 用机械方法将浓缩液与冰晶分离。蒸发和 冷冻浓缩，两相都是直接接触的，故称平 衡浓缩。
（2）非平衡浓缩
是利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程， 两相用膜隔开，因此分离不是两相的直接 接触，故称非平衡浓缩。利用半透膜的方 法不仅可以分离溶质和溶剂，而且也可以 分离各种不同大小的溶质，因此，统称为 膜分离。
2)逆流法：
此法料液和蒸汽 流动方向相反， 即原料由最后一 效进入，依次用 泵送入前效，最 后的浓缩制品从 一效排出。蒸汽 由一效进入，一 效汁汽进入二效， ••••，最后一效汁 汽进入冷凝器。
特点：
随着料液向前流动，浓度愈来愈高，而蒸发温 度也愈来愈高。故黏度增加没有顺流的显著。 这对改善循环条件，提高传热系数有利。 但高温加热面上浓溶液的局部过热有引起结焦 和营养物质破坏的危险。 效间料液流动要用泵，没有自蒸发，水分蒸发 量稍减。
泡沫易被二次蒸汽带走，一方面污染其 他加热设备，另一方面，增加产品的损 失，严重时会造成不能操作。 一般，可使用表面活性剂以控制泡沫的 形成，也可用各种机械装置以消灭泡沫。
6.易挥发成分 不少液体食品含有芳香成分和风味成分， 其挥发性比较大。料液蒸发时，这些成分 将随同蒸汽一起逸出，影响浓缩制品的质 量. 低温浓缩虽然可减少香味成分的损失，但 更完善的方法是要取回收措施，回收后再 掺入制品中。
升膜式真空浓缩设备技术参数
升膜式真空浓缩设备技术参数
哎呀呀，说起这个升膜式真空浓缩设备技术参数，这可真是个复杂又神奇的东西呢！
咱先来说说它的蒸发温度吧。
就像我们在大热天里，温度太高会让人热得受不了，这设备的蒸发温度要是不合适，那整个浓缩过程都会乱套啦！要是温度太高，那里面的东西不就被“烤焦”了？可要是温度太低，又像冬天里冻得缩手缩脚，工作效率慢得像蜗牛爬！你说这是不是得好好把控？
再看看它的真空度。
这真空度就好比是给设备一个魔法空间。
如果真空度够高，就好像给它插上了翅膀，能让里面的东西更快地发生变化。
但要是真空度不够，那不就像是被绑住了手脚，想跑也跑不快嘛！
还有那加热面积，这可太重要啦！想象一下，要是一个小小的炉灶要煮一大锅饭，那得等到啥时候才能煮熟？这加热面积不够大，浓缩的速度不就慢得让人着急？
操作压力也是个关键哟！压力太大，设备会不会“喊累”？压力太小，又好像没吃饱饭，没力气干活。
而且呀，不同的物料在这升膜式真空浓缩设备里，反应也不一样呢！比如说，浓稠的液体和稀薄的液体，它们就像是两个性格不同的小伙伴。
浓稠的液体可能会比较“磨蹭”，稀薄的液体可能就“活泼”得多。
还有还有，设备的材质也很重要呢！要是材质不好，用不了多久就坏掉了，那多让人头疼啊！这就好像我们买鞋子，质量不好的话，没走几步就坏了，多扫兴！
总之，升膜式真空浓缩设备的技术参数，每一个都像是这个大机器里的小零件，缺一不可，都得好好调整和选择，才能让这个大家伙发挥出最大的作用，为我们做出更好的产品！我觉得呀，只有把这些技术参数都搞清楚、弄明白，并且精心地调试和运用，我们才能真正发挥出这个设备的巨大威力！。
真空浓缩设备
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真空浓缩设备
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真空浓缩设备
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真空浓缩设备
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设备类型
国产单效 蒸发器不 带热泵 国产双效 带热泵
蒸汽耗量（T）
每蒸发1 每生产1
吨水
吨粉
1.15
7.6
0.46
3
水耗量
每蒸发1吨 每生产1
水
吨粉
3.0
192
10
64
丹麦五效 带热泵使 用蒸汽压 力0.8Mpa
0.14
0.94
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➢工作原理
➢料液从加热器底部进入管内，加热蒸汽在管 束间通过管壁加热、冷凝。料液在管内被加 热迅速汽化，所产生的二次蒸汽及料液沿管 内高速上升。溶液被高速上升的二次蒸汽带 动，在壁内成膜状上升，不断被加热蒸发。 料液被逐渐浓缩，二次蒸汽从顶部排出，浓 缩液从蒸发分离室底部排出。
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➢适用于浓料液和黏度大的料液增浓，如果酱、 蜜饯、炼乳。
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第三节 升膜式、降膜式浓缩设备
➢一、 升膜式浓缩设备 ➢属于液膜式浓缩器，液体沿管壁
成膜状流动，进行连续蒸发，液 体在浓缩器停留时间较短，约几 秒至几十秒。
真空浓缩设备
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➢（一）结构
➢由多根垂直管束的加热器体和一个 蒸发分离室及循环管组成。为自然 循环式。
方面的稳定性； ➢ ● 从废液中回收副产品
真空浓缩设备
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真空浓缩设备
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➢在真空条件下对液体进行蒸发浓 缩的方法始于1913年，其工艺是 建立在英国科学家E.C.Howard专 利基础之上的，它包含一个蒸汽 加热的带有冷凝器和空气泵的双 底真空釜。
第八章真空浓缩设备
四、升膜式蒸发器
• 由加热室、分离室和循环管等组成。 • 料液自加热室底部进入加热管内。加热蒸汽
在管束间流过，料液在加热管中部开始沸腾 迅速汽化。在加热管上部产生的二次蒸汽并 快速上升，流速可达100—l60m/s。料液在二 次蒸汽和抽真空的作用下，沿管内壁成膜状 上升，并不断被加热蒸发。
• 有循环型、非循环型 • 这种蒸发器的优点是占地面积小，传热效率
6-冷凝水泵 7-水环式真空泵 8-冷凝器
板式蒸发器
• 优点是料液经过传热面的时间很短，仅2s，液流分布均匀， 不易结 垢。传热系数高，可达10.45～16.72MJ/ M2·h·℃。 料液强制循环，可处理高粘度的料液。结构紧凑，节省加热 蒸汽耗量，拆卸清洗方便，可用于牛奶、果汁，豆。蛋、糖 汁，低盐酱油等多种食品的浓缩。
– (3)适用于抽吸腐蚀性气体。 – (4)安装高度低，与浓缩锅的二次蒸汽排出
管水平方向可直接相连。 – (5)整个装置的功率消耗较小。 – (6)不能获得较高的真空度，并随水温而变。
2．喷射式冷凝器
• 喷射式冷凝器的安装要求：
• ①从水泵至喷射器冷却水入口的 管路，应尽量减少管件和弯头， 使阻力损失减小；
• 特点是冷凝液可以回收利用，但 传热效率低，使用较少。
• （二）直接式冷凝器 亦称混合 式冷凝器。分为逆流式和喷射式 两种。
• 这种冷凝器利用二次蒸汽与冷却 水直接接触冷凝。
• 1．逆流式冷凝器
塔式冷凝器
（a）喷淋塔式 （b）填料塔式 （c）板塔式 图8－13 几种塔式冷凝器示意图
A-二次蒸汽 B-冷凝水 C-回水 D-不凝气体 1-喷头 2-填料层 3-孔板
（一）组成与流程
第五节 芳香物质的回收设备
第4章 真空浓缩设备
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二、盘管式浓缩锅
它是生产炼乳和果汁食品厂使用的一种单 效浓缩设备。锅体内有盘管，管内通入加 热蒸汽，对管外的料液进行加热，使其自 然循环并蒸发浓缩。 适用于粘度大的料液的浓缩。其缺点是传 热面积小、料液循环差、盘管表面易结垢、 生产能力有限、不能连续操作、二次蒸汽 未能很好利用，仅适用于中小型工厂。
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升降膜蒸发器的特点
1. 符合物料的要求，初进入蒸发器时，物料浓度低， 蒸发速度较快，容易达到升膜的要求，物料经初步浓缩 后，在降膜式蒸发中受重力作用能沿管壁均布形成薄膜。 2. 经升膜蒸发后的汽液混合物进入降膜蒸发，有利于 液体均布，同时也加速物料的湍动和搅动，以进一步提 高传热效果。 3. 用升膜来控制降膜的进料分配，有利于操作控制。 4. 将两种浓缩过程串联，可以提高产品的浓缩比，降 低设备高度。 升降膜蒸发器适用于物料粘度变化大、水分蒸发量小、 厂房高度受限制的场合。
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第六节 真空浓缩装置 的附属设备
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2、工作过程
它的料液从上部的进料管 2 ，以稳定流量进入，先经由 转轴带动旋转的料液分配盘 7 ，在离心力的作用下，被 抛向夹套加热室内壁，这时料液受重力作用，沿着器壁 向下流动，在此同时，装在转轴上的刮板 6 把料液刮成 薄膜，这样料液受加热面的加热而蒸发。由于料液在重 力及离心力的作用，不断更新液膜，最后流集于底部， 从出口 4 排出。在浓缩过程所产生的二次蒸汽，可与浓 缩液并流，同方向进入汽液分离器分离排除，或者以逆 流方向上升到浓缩器顶部，经旋转的带孔叶板 8 ，把夹 带的液沫分离，从顶部出口9排出，进入冷凝器。
真空减压浓缩设备工艺原理
真空减压浓缩设备工艺原理真空减压浓缩设备是一种将溶液中的溶剂蒸发掉，以达到浓缩的工艺。
通过减小空气压力，使溶液的沸点降低，从而实现快速浓缩。
该设备主要应用于制药、食品、化工等行业。
本文将介绍真空减压浓缩设备的工艺原理，包括设备的组成、工作原理、操作注意事项等。
组成真空减压浓缩设备由以下几部分组成：1.蒸发器：蒸发器是一种通过加热将液体转化为气体的设备，采用进口优质材料，对于不同种类的物质可以选择不同的蒸发器。
将被浓缩液体加入到蒸发器中，通过蒸发器内的换热管将溶液加热至蒸发温度，从而使其部分蒸发。
2.冷凝器：在蒸发器的顶部安装冷凝器，用于将蒸发的溶剂冷凝成液体并收集。
3.真空泵：它可以将蒸发器内部的压力降到所需的真空度，使得溶解度较低的固体或液体最终以一个更稠密的形态形成。
4.清洗系统：在整个操作过程中，有可能会产生大量的气体，并且这些气体可能会同时载有有毒有害物质，如果没有清洗系统，就无法拥有安全、合规、可持续的生产环境。
工作原理真空减压浓缩设备的工作原理是基于物质的不同沸点而设计的。
在常压条件下，液体由于需要克服外界气体对其的压力才能变成汽体，故液体中的液体分子需要具有足够的动能来克服压力从而脱离液面，而溶剂的蒸汽压随着温度的升高而升高。
但是开放式的溶剂蒸发不利于分离固体残药或浓缩溶液，因此利用真空降低蒸发溶剂时的气压可以达到使各种溶剂以较低温度LV从溶液中挥发至空气中，利用冷凝物从蒸汽中分离出总的溶剂。
真空掉速降压过程的核心是扩散速率，真空环境下，气压越低，分子间的碰撞概率越小，扩散速率越低，这也是需要升级真空泵生成极低真空度的原因。
温度是实现分子蒸发的动力，液体在蒸发时，需要吸收大量的热量，使分子获得足够的动能，这也就是所谓的蒸发潜热。
大多数液体的蒸发潜热都比较大，很难用其他方法加热。
真空减压浓缩设备利用真空将溶液沸点降低，减小了热量的能量，即减小了溶质被溶剂带走的能量，达到减少溶剂的效果。
真空浓缩机教学设计方案
1. 知识目标：（1）了解真空浓缩机的工作原理和结构；（2）掌握真空浓缩机的操作步骤和安全注意事项；（3）熟悉真空浓缩机在实验室中的应用。
2. 能力目标：（1）培养学生动手操作能力，提高实验技能；（2）培养学生的团队协作能力，增强团队意识；（3）提高学生分析问题和解决问题的能力。
3. 情感目标：（1）激发学生对实验室工作的兴趣，培养严谨的科学态度；（2）增强学生的安全意识，提高自我保护能力；（3）培养学生的创新精神和实践能力。
二、教学内容1. 真空浓缩机的工作原理和结构；2. 真空浓缩机的操作步骤；3. 真空浓缩机的安全注意事项；4. 真空浓缩机在实验室中的应用。
三、教学方法1. 讲授法：讲解真空浓缩机的工作原理、结构、操作步骤、安全注意事项等基本知识；2. 演示法：通过实际操作演示真空浓缩机的使用过程；3. 实验法：让学生分组进行真空浓缩机的操作实验；4. 讨论法：引导学生分析实验过程中遇到的问题，并提出解决方案。
1. 导入（1）介绍真空浓缩机在实验室中的重要作用；（2）提出本节课的学习目标和要求。
2. 讲解（1）讲解真空浓缩机的工作原理和结构；（2）讲解真空浓缩机的操作步骤和安全注意事项。
3. 演示（1）演示真空浓缩机的操作过程；（2）讲解实验中可能遇到的问题及解决方法。
4. 实验操作（1）学生分组进行真空浓缩机的操作实验；（2）教师巡回指导，解答学生在实验过程中遇到的问题。
5. 讨论与总结（1）学生分组讨论实验过程中遇到的问题及解决方法；（2）教师引导学生总结实验经验，提出改进措施。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的学习态度、实验操作规范程度；2. 实验报告：评估学生对实验过程的理解和总结能力；3. 实验成绩：根据实验操作的正确性和熟练程度进行评分。
六、教学资源1. 真空浓缩机一台；2. 实验室安全操作手册；3. 实验记录表格；4. 相关实验教材和参考资料。
七、教学反思1. 不断调整教学方法和内容，以提高学生的学习兴趣和实验技能；2. 注重培养学生的团队协作能力和创新精神；3. 加强实验教学，提高学生的实际操作能力；4. 注重教学评价，及时发现问题并加以改进。
浓缩设备实验报告
一、实验目的本次实验旨在了解和掌握浓缩设备的工作原理、操作方法和应用领域，通过实验验证不同类型浓缩设备的性能和适用性，为今后在实际生产中选用合适的浓缩设备提供依据。
二、实验原理浓缩设备是用于将溶液中的溶剂蒸发，从而得到浓缩物的设备。
根据蒸发的方式，浓缩设备主要分为真空浓缩、蒸发浓缩和冷冻浓缩三种。
真空浓缩是在真空条件下，降低溶剂的沸点，使其在较低温度下蒸发；蒸发浓缩是利用加热使溶剂蒸发，从而得到浓缩物；冷冻浓缩是通过降低温度使溶剂凝固，从而实现浓缩。
三、实验内容1. 真空浓缩实验（1）实验设备：真空浓缩罐、真空泵、温度计、搅拌器、冷凝器等。
（2）实验步骤：① 将待浓缩的溶液倒入真空浓缩罐中；② 启动真空泵，降低罐内压力，使溶剂沸点降低；③ 调节加热温度，使溶剂蒸发；④ 通过冷凝器收集蒸发出的溶剂；⑤ 待溶剂蒸发完毕后，得到浓缩物。
（3）实验结果：在实验过程中，真空浓缩罐内压力逐渐降低，溶剂沸点降低，蒸发速度加快，浓缩效果较好。
2. 蒸发浓缩实验（1）实验设备：蒸发器、加热器、冷凝器、温度计等。
（2）实验步骤：① 将待浓缩的溶液倒入蒸发器中；② 启动加热器，加热溶液，使溶剂蒸发；③ 通过冷凝器收集蒸发出的溶剂；④ 待溶剂蒸发完毕后，得到浓缩物。
（3）实验结果：在实验过程中，加热器加热溶液，溶剂蒸发速度较快，浓缩效果较好。
3. 冷冻浓缩实验（1）实验设备：冷冻浓缩罐、冷却剂、搅拌器、温度计等。
（2）实验步骤：① 将待浓缩的溶液倒入冷冻浓缩罐中；② 加入冷却剂，降低溶液温度；③ 搅拌溶液，使溶剂凝固；④ 收集凝固的溶剂，得到浓缩物。
（3）实验结果：在实验过程中，冷却剂使溶液温度降低，溶剂凝固速度较快，浓缩效果较好。
四、实验结果分析1. 真空浓缩实验结果表明，真空浓缩设备在较低温度下实现溶剂蒸发，具有浓缩速度快、能耗低、操作简便等优点。
2. 蒸发浓缩实验结果表明，蒸发浓缩设备在加热条件下实现溶剂蒸发，具有浓缩效果好、适用范围广等优点。
真空浓缩设备
第七章真空浓缩设备§7-1 概述一、概念1、浓缩从溶液中除去部分溶剂的单元操作。
2、真空浓缩在负压下，以较低温度进行浓缩的单元操作。
3、加热蒸汽（饱和蒸汽或生蒸汽）乳及乳制品生产过程中浓缩所需要的不断供给的热量都是来自锅炉房的饱和的水蒸汽。
4、二次蒸汽物料中水分蒸发所形成的蒸汽。
5、不凝性气体相对于水蒸汽，在一定的压力和温度下不能被凝结的气体，称为不凝性气体，一般是指空气。
6、雾沫挟带对于气、液两相的分离设备或反应设备，若气相为连续相、液相为分散相（例如板式蒸馏塔），而气相速度较大，部分液体会被气体吹散成液滴并被气体带出。
这种现象称为雾沫夹带。
产生雾沫夹带会降低设备的分离效率。
二、浓缩的目的1、除去食品中的大量水分，减轻了重量，减小了体积，节省了包装、贮存和运输费用。
2、通过了提高食品的浓度，达到贮藏食品的目的。
3、满足后续加工工艺过程的要求。
三、浓缩的基本过程蒸发过程的两个必要组成部分：加热物料使溶剂(水)沸腾汽化与不断除去汽化产生的二次蒸汽。
一般前一部分在加热器中进行，后一部分在冷凝器中完成。
如图所示：真空蒸发基本流程。
蒸发器实质上是一个换热器，如图所示，由加热室 1和汽液分离器 4两部分组成。
加热室使用的加热介质应用最多的是水蒸汽。
通过换热，使间壁另一侧的物料加热、沸腾、蒸发浓缩。
料液蒸发出的水蒸汽在分离室4中与溶液分离后从蒸发器上部引出。
为防止液滴随蒸汽带出，一般在分离器上都设有除沫装置5。
从蒸发器抽出的蒸汽称为二次蒸汽，便于同加热蒸汽相区别。
二次蒸汽进入冷凝器6冷凝，冷凝水从下部排出，二次蒸汽中的不凝性气体由真空泵抽出。
浓缩后的完成液由蒸发器底部排出。
1.加热器2.加热列管3.中间管4.分离室5.捕沫器6.冷凝器四、常压蒸发和真空浓缩蒸发操作可以在常压、加压或减压条件下进行。
常压蒸发是指冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力为大气压或稍高于大气压力，此时系统中的不凝性气体依靠本身的压力从冷凝器中排出。
第七章浓缩设备
五、真空浓缩设备的分类
（一）根据加热蒸气被利用的次数分 1.单效浓缩装置 2.多效浓缩装置 3.带有热泵的浓缩装置
1.单效浓缩装置
2.多效浓缩装置 3.带有热泵的浓缩装置 食品工厂的多效浓缩装置，一般采用双效、三效，有时，还常有 热泵装置，效数增加，有利于节约热能，但设备投资费用增加， 所以效数的确定，必须全面分析，细致反， 即原料由最后一 效进入，依次用 泵送入前效，最 后的浓缩制品从 一效排出。蒸汽 由一效进入，一 效汁汽进入二效， ••••，最后一效汁 汽进入冷凝器。
特点：
随着料液向前流动，浓度愈来愈高，而蒸发温 度也愈来愈高。故黏度增加没有顺流的显著。 这对改善循环条件，提高传热系数有利。 但高温加热面上浓溶液的局部过热有引起结焦 和营养物质破坏的危险。 效间料液流动要用泵，没有自蒸发，水分蒸发 量稍减。
（一）作用原理：料液经 过加热管加热，水分汽化， 料液比重变小，而中央降 液管中料液没被加热至沸 腾（料液比重较大）。由 于传热产生重度差，形成 物料在加热管和降液管中 的循环，将水分蒸发，达 到浓缩的目的。而加热蒸 汽释放出潜热后，变成水， 从底部排出管排出。
（二）结构
由加热室和蒸发室组成。 1.加热室： 由加热管、中央降液管 和上下管板组成。 中央降液管的作用 形成内循环，它的内截 面积是加热管总内截面 积的0.25倍。 上下管板的作用 将物料和蒸汽分开。
2.多效真空浓缩流程
1）并流法 2) 逆流法 3) 平流法 4) 混流 5) 有额外蒸汽引用的多效蒸发流程
1）并流法：
溶液与蒸汽 的流动方向 相同，即均 由第一效顺 序至末效。
特点： 原料液由泵泵入一效罐。由于蒸发室压力由一效 至末效依次递减，故料液在效间流动不需用泵； 由于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（自蒸发），可产生更多蒸汽，节省 蒸汽; 由于后效溶液浓度较前效大，且温度低，使传热 系数降低，影响传热（末效蒸发困难）。 (但高浓度料液处于低温)对浓缩热敏食品是有利的。
第八章 真空浓缩设备分析
• 2. 按二次蒸汽的利用分： – ①单效浓缩装置 – ②多效浓缩装置 – ③带有热泵的浓缩装置 • 3. 按料液流程分： – ①循环式：自然与强制循环。 – ②单程式： • 4. 按加热器结构分： – ①盘管式浓缩器 – ②中央循环管式浓缩器 – ③升膜式浓缩器
- ④降膜式浓缩器 - ⑤片式浓缩器 - ⑥刮板式浓缩器 - ⑦外加热式浓缩器。
第八章 浓缩设备
• 浓缩：从溶液中除去部分溶剂的单元操作。由于食品中的溶 剂主要是水，如果蔬汁，牛奶等。所以食品工业中的浓缩一 般指蒸发。 • 真空浓缩：是指在负压条件下，以较低温度浓缩。有以下特 点： • (1) 料液沸点低，浓缩速度大。 • (2) 可利用低压蒸汽作为热源(多效时)。
• (3) 不损害食品的营养成分。
图8－5 外加热式自然循环蒸发器 A-加热蒸汽 B-冷凝水 C-料液 D-完成液 E-二次蒸汽 1-蒸发室 2-回流管 3-滤网 4-分离器
外加热板式强 制循环蒸发器
图8－6 外加热板式强制循环蒸发器 A-加热蒸汽 B-冷凝水 C-料液 D-完成液 E-二次蒸汽 冷凝水 F-不凝气体 G-冷却水进口 H-冷却水出口 1-板式换热器 2-料泵 3-贮料罐 4-成品泵 5-分离器 6-冷凝水泵 7-水环式真空泵 8-冷凝器
• 适于果酱、蜜饯、糖浆、乳品、豆浆晶、食用 胶始粘度料液的浓缩。
一、标准式蒸发器
• • 又称中央循环管式浓缩锅。 下部为加热室，上部为分离室。 加热室内装有加热管束和中央循 环管。中央循环管的截面积较大， 一般为加热管束总面积的 40％以 上。 工作时料液在管内流动，加热蒸 汽在管束之间流动，由于中央循 环管与加热管中的料液受热程度 不同，产生密度差，使液料经加 热管而沸腾上升，然后在分离室 内进行汽液分离。 二次蒸汽由顶部排出。料液经中 央循环管下降、回流，形成自然 循环。浓缩后的制品由底部卸出。 目前这类蒸发器糖厂应用广泛。
真空浓缩设备常见的流程
真空浓缩设备常见的流程Vacuum concentration equipment is widely used in the food industry, pharmaceutical industry, and environmental protection industry. It is an essential process in the production of various products. The common flow of vacuum concentration equipment includes several steps.真空浓缩设备在食品工业、制药工业和环保工业中被广泛应用，是各种产品生产过程中必不可少的工艺。
真空浓缩设备的常见流程包括多个步骤。
Firstly, the raw material is fed into the vacuum concentration equipment. This can be a liquid, paste, or solution that needs to be concentrated. The material is typically fed into the equipment through a feeding system, which can be a pump or a gravity-fed system.首先，原料被投入真空浓缩设备中。
原料可以是需要浓缩的液体、糊状物或溶液。
这些原料通常通过供料系统输送到设备中，该系统可以是泵或重力供料系统。
Once the raw material is inside the equipment, the vacuum is created to lower the pressure within the system. This causes the boiling point of the liquid to decrease, allowing the concentration process to occur at a lower temperature, thus preserving the quality of the material being concentrated.一旦原料进入设备，就会产生真空，降低系统内的压力。
真空萃取浓缩实验报告
一、实验目的1. 了解真空萃取浓缩的原理和操作方法。
2. 掌握真空萃取浓缩设备的使用技巧。
3. 通过实验，验证真空萃取浓缩在提高物质浓度和纯度方面的效果。
二、实验原理真空萃取浓缩是一种利用真空环境降低沸点，从而在较低温度下使溶剂蒸发，实现物质浓缩的方法。
在真空状态下，液体的沸点降低，蒸发速度加快，从而提高了浓缩效率。
本实验采用真空萃取浓缩设备，通过控制真空度、温度和时间等参数，实现物质的浓缩。
三、实验器材和药品1. 真空萃取浓缩设备2. 蒸发皿3. 烧杯4. 电子天平5. 温度计6. 压力计7. 溶剂：水、乙醇等8. 待浓缩物质：氯化钠、葡萄糖等四、实验步骤1. 将待浓缩物质加入蒸发皿中，称量质量。
2. 将蒸发皿放置于真空萃取浓缩设备的真空室内。
3. 调节真空度至设定值，开启真空泵，使设备内达到预定真空度。
4. 设置温度至预定值，开启加热装置，使溶剂蒸发。
5. 观察溶剂蒸发情况，待蒸发至预定浓度时，关闭加热装置。
6. 关闭真空泵，使设备内恢复常压。
7. 将浓缩后的物质取出，称量质量。
8. 计算浓缩倍数，并分析实验结果。
五、实验现象1. 设备内真空度达到预定值，溶剂开始蒸发。
2. 溶剂蒸发速度加快，浓缩效果明显。
3. 浓缩后的物质质量较原物质明显减少。
六、实验结论1. 真空萃取浓缩是一种有效的物质浓缩方法，可以提高浓缩效率，降低能耗。
2. 通过控制真空度、温度和时间等参数，可以实现对不同物质的浓缩。
3. 本实验结果表明，真空萃取浓缩在提高物质浓度和纯度方面具有显著效果。
七、实验讨论1. 真空萃取浓缩过程中，溶剂的沸点降低，蒸发速度加快，从而提高了浓缩效率。
2. 真空状态下，溶剂蒸发过程中，气液两相接触面积增大，有利于传质，进一步提高浓缩效果。
3. 实验过程中，温度、真空度等参数对浓缩效果有显著影响，需要根据具体情况进行调整。
八、实验注意事项1. 实验过程中，应严格按照操作规程进行，确保实验安全。
2. 设备运行时，注意观察设备状态，防止设备过热或过载。
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大学真空浓缩毕业设计说明书任务名称：真空浓缩设备的设计设计人：指导教师：班级组别：设计时间：2013.4.1-2013.6.5成绩:目录1、设计说明书 (2)2、设计方案的确定 (3)3、方案说明 (4)4、物料衡算 (5)5、热量衡算 (5)6、工艺尺寸计算 (9)7、附属设备尺寸计算 (15)8、主要技术参数 (17)9、计算结果汇总 (17)10、设备流程及装备图 (18)11、参考文献 (21)第1章真空浓缩装置设计进料为2吨/小时的单效真空浓缩装置，用于浓缩天然乳胶的生产。
已知进料浓度为30%，成品浓度为60%，蒸发器真空度为0.085MPa。
加热蒸汽的压力为0.143MPa。
1.1原始数据：1、原料：浓度为30%的天然乳胶2、产品：浓度为60%的天然乳胶3、生产能力：进料量二吨每小时，一天工作10个小时4、热源：加热蒸汽为饱和水蒸汽，压力为0.143MPa。
5、压力条件：蒸发器为0.085 MPa的真空度1.2设计要求内容：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、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1.3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第2章设计方案的确定2.1蒸发器的确定选用降膜式蒸发器。
在降膜式蒸发器内，溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，液膜传热热阻较小，即使在较低的传热温度差(如5～10℃)下，传热系数也较大。
由于溶液不循环，在蒸发器中的停留时间短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发。
而且，整个溶液的浓度，也不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，故由于溶液蒸汽压降低所引起的温度差损失就相对小些。
此外，因是膜状流动，故液柱静压强引起的温度差损失可以略去不计。
所以在相同操作条件下，这种蒸发器的有效温度差较大。
由于蒸发管很长，料液沸腾时所生成的泡沫极易在管壁上因受热而破裂，因此降膜蒸发器又适用于蒸发易生成泡沫的料液，同时也适用于蒸发粘度较大的料液。
因为天然乳胶粘度大，又是热敏性物料，所以选择降膜式蒸发器。
另外降膜式蒸发器的造价相对于其他蒸发器相对较低。
所以综合考虑后选择降膜式蒸发器。
1.蒸发器的效数：单效真空蒸发。
虽然知道双效比单效节能，但是天然乳胶必须在低温条件下生产，为了保证质量只得选用单效。
对于天然乳胶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。
2.操作压力：直接饱和蒸汽加热，压力为0.143MPa。
3.辅助设备：冷凝器用水喷式冷凝器；惯性捕集器第3章方案说明本流程采用直接蒸汽加热，单效降膜式蒸发器蒸发。
使用25℃水作为冷却剂，冷凝水出口温度为40℃。
3.1设备流程：1）物料：天然乳胶通过预热管预热，然后由顶部液体分布器均匀进入加热管内，由上而下靠自身重力拉成薄膜状，通过壳层的热源使其内部水分产生蒸发。
料液聚集到倾斜的底部，与蒸发产生的二次蒸汽一起进入分离室。
蒸汽从顶部经捕集器净化后吸出，浓缩液流由分离室底部流出，由分离室出来的物料浓度达到所要求60％。
2）加热蒸汽：Ⅰ效蒸发与其预热管内物料的热能由蒸汽供给。
一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，单效降膜式蒸发器。
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；要维持天然乳胶的沸腾，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，又会凝结成水回到天然乳胶中去。
本操作中将二次蒸汽引入冷凝器冷却。
4.1蒸发水量的计算:每小时处理量：∵⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=n x x F W 01 （常用化工单元设备设计153页 4-2）h Kg x x F W /1000)60301(2000)1(10=-⨯=-= 式中0F —原料处理量，kg/h ；x 0——进蒸发器料液的浓度，质量百分比；x 1——出蒸发器料夜的浓度，质量百分比； W ——水分蒸发量kg/h ；4.2成品产量：F 1=0F -W=2000-1000=1000 kg/h日处理量：每天10小时：2000×10=20 吨/日5.1有关参数（1） 总蒸发量：1000 kg/h （2） 进料： 1x =30% 1T =110℃出料： 2x =60% 2T =95℃ （3） 真空度分配：蒸发器： 1P =0.85×105 P a （查得此压力下饱和蒸汽温度 1T =95℃） 来自《食品工程原理》841页饱和水蒸汽表二次蒸汽的热参数值如下表5.2加热蒸汽消耗量的计算加热蒸汽用量可通过热量衡算求得（查食品工程原理719页 11-10）Ql Dhw h W F WH Fh DH ++-+=+10)('式中：H ——加热蒸汽的焓，kJ/kg ; H ´——二次蒸汽的焓，kJ/kg ; h0 ——原料液的焓，kJ/kg ; h1 ——完成液的焓，kJ/kg ; hw ——加热室排出冷凝液的焓，kJ/h ; Q ——蒸发器的热负荷或传热速率，kJ/h ; QL ——热损失，可取Q 的某一百分数，kJ/kg ;若原料由预热器加热至沸点后进料（沸点进料），即t0=t1，并不计热损失，则式可写为：r Wr D '=或 r r W D '=式中：D/W 称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的利用程度，也称蒸汽的经济性。
r Q Wr D L'+=Dr Q 05.0L =故r Wr D 95.0'=由本书查附录 得：当P=0.1473 MPa(表)时，T=110℃，r=2232kJ/kg当Pc=85KPa(真空度)时，Tc ＇＝95℃ r ＇＝2270.9 kJ/kg故kg/h5.3传热面积的确定（查食品工程原理721页）蒸发器传热量：h kJ D /239024922329.1070Q 0=⨯=⨯=γ 有效温度差：1595110T 101=-=-=∆T T ℃降膜式 K m h kJ K ⋅⋅=21/3500 ∴蒸发器加热面积：21112.531530002390249S m T K Q =⨯=∆⋅=1070.92232 95 . 0 2270.91000 = ⨯ ⨯ =D 0709 . 1 1000 1070.9= = W D第6章工艺尺寸计算6.1加热器的尺寸根据《常用化工单元设备设计》162、164页，采用φ38×2.5mm 不锈钢管，管长L=4 m ∴1284033.014.312.53n 011=⨯⨯==L d S π（根） 式中 S ——传热面积，2m ； 0d ——加热管直径，m ； L ——管子长度，m 。
取管间距为1.25H d 的同心圆排列：在φ185.8～280.8之间的管板内，加一根φ200mm 中央抽气管，所以排列总管数为130根。
∴蒸发室加热面积：2I 88.534033.014.3130S m =⨯⨯⨯= 加热室壳体直径的计算：()e b t D 21+-= 式中 D ——壳体直径，m ； t ——管间距，m ；b ——沿直径方向排列的管子数e ——最外层管中心到壳体内壁的距离，取mm d e H 5.473825.125.1=⨯== 管子在管板上的排列间距：mm d H 5.473825.125.1t =⨯== 中心排列管子数：1226b =⨯=（根）内径()()mm e b t D B 5.6175.4721125.47211=⨯+-⨯=+-= 根据《常用化工单元设备设计》163页 取外壳壁厚δ=10mm外径mm D B 5.637102.6172D 11H =⨯+=+=δ 将外径圆整到700mm6.2蒸发室直径的确定蒸发室：360040111⋅'⋅⋅=ωπV W d m （参考《化工设计》第19卷第5期 1991年10月25日）式中 1W ——蒸发水量 [kg/h] 1V ——二次蒸汽比体积 []kg m /3'0ω——二次蒸汽上升速度 []s m /查《食品工程原理》841页饱和水蒸气表并用计算得95℃饱和水蒸汽的密度31/5039.0m kg =ρkg m V /98.15039.011311===ρs m /04.25039.026.426.43310==='ρω∴m 586.0360004.2414.398.11000d 1=⨯⨯⨯=取m d 6.01=6.3蒸发室的截面积F=42d π蒸发室：F 1=46.014.32⨯=0.28㎡6.4蒸发室的高度根据《常用化工单元设备设计》163页取蒸发室高径比H/D=2 ∴蒸发室：m d H 2.16.02211=⨯=⨯=6.5循环管尺寸上循环管直径取 m d d 12.06.02.02.011=⨯=='下循环管直径取 m n d d B38.0130033.0222=⨯=⋅=" 式中 B d ——加热管内径； n ——加热管根数。
6.6连接管直径的确定1、加热蒸汽进口管径d md m =πmF ⨯4式中：F m ——进口管截面积，㎡3600⨯=m mm DV F ωV m ——加热蒸汽的比容，m 3/kg根据加热蒸汽压力为0.143Mpa ，由《食品工程原理》饱和水蒸汽表查得3/8254.0m kg =ρV m = 1/0.8254=1.2115m 3/kg由《食品工厂机械与设备》得：加热蒸汽进口压力为3大气压，取饱和蒸汽的速度为30米/秒，蒸汽进口压力为1大气压，取饱和蒸汽的速度为25米/秒，故本题加热蒸汽进口压力为1.43大气压，取饱和蒸汽的速度为26.075米/秒。
m ω——饱和蒸汽速度，26.075m/s 故 201382.03600075.262115.19.1070m F m =⨯⨯=m d m 1327.014.301382.04=⨯=由《食品工程原理》P852：取整后选用mm d m 140=，壁厚mm 5.4,内截面积为201347.0m所以实际饱和加热蒸汽的速度：s m F V D m m m /75.26360001347.02115.19.107036001=⨯⨯=⨯=ω2、二次蒸汽出口的管径：二次蒸汽出口的温度为95℃，由《食品工程原理》841页饱和水蒸汽表查得3/5039.0m kg =ρkg m V m /9845.15039.0113===ρ由《食品工厂机械与设备》在减压真空状态下，管的出口处二次蒸汽速度为100～160米/秒，取 v 1=100m/s 所以 d 1=11136004v V W π=360010014.39845.110004⨯⨯⨯⨯=0.084m取整后选用mm d 891=，壁厚mm 5.3,内截面积为200528.0m 的普通无缝钢管6.7分离室直径与高度的确定分离室的直径与高度取决于分离室的体积，而分离室的体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。