蒸发器设计PPT.
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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。
蒸发器设计应用案例
蒸发器设计应用案例
2、工艺方案的说明
（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，流出后由上部进入蒸发分离室，先经加热器的 管内上升，通过弯头进入另一台加热器，经加的热料液由管内下降，以切线方向进入Ⅰ效蒸发分离器进 行汽液分离。然后由物料泵送至Ⅱ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Ⅰ效蒸发室，当Ⅰ效蒸发室达到平衡液位时，料液直接进入Ⅱ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：Ⅰ效蒸发与其预热管内物料的热能由蒸汽供给，Ⅱ效蒸发和预热管内物料的热能全部 为一效二次蒸汽供给。Ⅱ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。
蒸发器设计应用案例
1、设计方案的确定
（4）操作压力：Ⅰ效为600 mmHg真空度，Ⅱ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
传热速率方程来解决。
主要方法及公式
（1）物料衡算 （2）热量衡算
Fc p (t t0 ) Wrv Q损 rS
（3）蒸发器传热面积的计算
由传热速率方程得
F P W Fx F Px P
xF W F (1 ) xP
S
A
Kt m
如果是沸点进料，并忽略热损失 和溶液浓度较低时，等压比热容 Cp近似不变，则
蒸发器
蒸发器主要由加热室和分离室组成。 按照溶液在加热室中的运动的情况，可将蒸发器分为循环
型和单程型（不循环）两类。
（1）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传热效果。 根据引起循环运动的原因不同可分为自然循环型和强制循 环型两类。
自然循环：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。
强制循环：用泵迫使溶液沿一定方向流动。
设计步骤
1、设计方案的确定 2、工艺方案的说明 3、工艺计算
（1）物料衡算 （2）热量衡算 （3）计算蒸发器传热面积-确定设备尺寸
4、设计结果汇总 5、设备流程及装备图
蒸发器设计应用案例
1、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，故在蒸发器内物料的沸点就低，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
③ 刮片式蒸发器
特点：借外力强制料 液呈膜状流动，可适 应高粘度，易结晶、
结垢的浓溶液蒸发
缺点：结构复杂，制
造要求高，加热面不
大，且需要消耗一定
的动力
蒸发器的辅助设备
蒸发辅助设备有： 除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。
蒸发器设计应用案例
设计题目 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。 设计要求内容
蒸发器课程设计
西北农林科技大学 胡仲秋
2016.08.27
蒸发器举例
图1 双效蒸发器流程
《食品工程原理》知识的实际运用
单效蒸发的计算 在给定的生产任务和确定了操作条件以后，通常需要计算以下的这
些内容：
① 水分的蒸发量；
② 加热蒸汽消耗量；
③ 蒸发器的传热面积。
要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程，热量衡算方程和
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。
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Baidu Nhomakorabears
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单效工艺计算是多效蒸发的基础
图2 三效并流流程图流程
图3 三效逆流流程图流程
蒸发设备结构及形式
（1）循环型蒸发器
① 垂直短管式 ② 热式加热室 与蒸发室分开 ③ 循环蒸发器
（2）单程型蒸发器
① 升膜式蒸发器
适用于：蒸发量大（较稀 的溶液），热敏性及易起 泡的溶液。 不适用于：高粘度，易结
晶、结垢的溶液。
② 降膜式蒸发器
适用于：粘度大的物料； 不适用于：易结晶的物 料，固形成均匀的液膜 较难，不高。
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。
蒸发器设计应用案例
蒸发器设计应用案例
2、工艺方案的说明
（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，流出后由上部进入蒸发分离室，先经加热器的 管内上升，通过弯头进入另一台加热器，经加的热料液由管内下降，以切线方向进入Ⅰ效蒸发分离器进 行汽液分离。然后由物料泵送至Ⅱ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Ⅰ效蒸发室，当Ⅰ效蒸发室达到平衡液位时，料液直接进入Ⅱ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：Ⅰ效蒸发与其预热管内物料的热能由蒸汽供给，Ⅱ效蒸发和预热管内物料的热能全部 为一效二次蒸汽供给。Ⅱ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。
蒸发器设计应用案例
1、设计方案的确定
（4）操作压力：Ⅰ效为600 mmHg真空度，Ⅱ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
传热速率方程来解决。
主要方法及公式
（1）物料衡算 （2）热量衡算
Fc p (t t0 ) Wrv Q损 rS
（3）蒸发器传热面积的计算
由传热速率方程得
F P W Fx F Px P
xF W F (1 ) xP
S
A
Kt m
如果是沸点进料，并忽略热损失 和溶液浓度较低时，等压比热容 Cp近似不变，则
蒸发器
蒸发器主要由加热室和分离室组成。 按照溶液在加热室中的运动的情况，可将蒸发器分为循环
型和单程型（不循环）两类。
（1）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传热效果。 根据引起循环运动的原因不同可分为自然循环型和强制循 环型两类。
自然循环：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。
强制循环：用泵迫使溶液沿一定方向流动。
设计步骤
1、设计方案的确定 2、工艺方案的说明 3、工艺计算
（1）物料衡算 （2）热量衡算 （3）计算蒸发器传热面积-确定设备尺寸
4、设计结果汇总 5、设备流程及装备图
蒸发器设计应用案例
1、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，故在蒸发器内物料的沸点就低，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
③ 刮片式蒸发器
特点：借外力强制料 液呈膜状流动，可适 应高粘度，易结晶、
结垢的浓溶液蒸发
缺点：结构复杂，制
造要求高，加热面不
大，且需要消耗一定
的动力
蒸发器的辅助设备
蒸发辅助设备有： 除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。
蒸发器设计应用案例
设计题目 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。 设计要求内容
蒸发器课程设计
西北农林科技大学 胡仲秋
2016.08.27
蒸发器举例
图1 双效蒸发器流程
《食品工程原理》知识的实际运用
单效蒸发的计算 在给定的生产任务和确定了操作条件以后，通常需要计算以下的这
些内容：
① 水分的蒸发量；
② 加热蒸汽消耗量；
③ 蒸发器的传热面积。
要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程，热量衡算方程和
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。
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单效工艺计算是多效蒸发的基础
图2 三效并流流程图流程
图3 三效逆流流程图流程
蒸发设备结构及形式
（1）循环型蒸发器
① 垂直短管式 ② 热式加热室 与蒸发室分开 ③ 循环蒸发器
（2）单程型蒸发器
① 升膜式蒸发器
适用于：蒸发量大（较稀 的溶液），热敏性及易起 泡的溶液。 不适用于：高粘度，易结
晶、结垢的溶液。
② 降膜式蒸发器
适用于：粘度大的物料； 不适用于：易结晶的物 料，固形成均匀的液膜 较难，不高。