食工原理课程设计说明书

食品工程原理课程设计说明书

题目：苹果汁浓缩过程中

三效并流蒸发器的设计

姓名：

学号：

班级：

2013年12月25日

目录

1 设计说明书--------------------------------------------------------------------------------1

2 主要参数说明-----------------------------------------------------------------------------1

3 设计计算-----------------------------------------------------------------------------------1 3.1设计方案的确定----------------------------------------------------------------------2 3.2 估算各效蒸发量与完成液浓度---------------------------------------------------3 3.3 估算各效溶液的沸点和有效温度差---------------------------------------------3 3.

4 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量------------------------------------------------

5 3.5 估算蒸发器的传热面积------------------------------------------------------------

6 3.6 重新分配各效的有效温度差------------------------------------------------------

7 3.7 重复上述计算步骤------------------------------------------------------------------7 3.

8 蒸发器的主要结构尺寸-----------------------------------------------------------10 3.9蒸发装置的辅助设备的设计------------------------------------------------------15

3.10 计算结果汇总----------------------------------------------------------------------18

4 参考文献-----------------------------------------------------------------------------------20

1 设计说明书

在制作果汁中，待处理好原理后，需要将果汁进行浓缩。现以每天72吨（按8h /天计）的流量将苹果汁固形物为12%的溶液浓缩到40%，原料液在第一效的沸点下加入，料液比热容为()3.20/kJ kg ⋅℃；各效蒸发器中溶液的平均密度分别

为：311100/kg m ρ=，321250/kg m ρ=，331300/kg m ρ=。加热蒸汽绝压为500kPa ，冷凝器的绝压为20kPa 。根据经验，取各效蒸发器的总传热系数分别为：

()211500/K W m =⋅℃，()221000/K W m =⋅℃，()23600/K W m =⋅℃。各效加热蒸

汽冷凝液在饱和温度下排出，各效传热面积相等，并忽略热损失，不考虑液柱静压对沸点的影响。试设计一合适的三效并流蒸发系统满足生产要求。

2 主要参数说明

处理能力：每天72吨（按8h /天计）苹果汁。 设备型式：中央循环管式蒸发器 操作条件：

①将苹果汁固形物为12%的溶液浓缩到40%，原料液温度为第一效沸点温度，料液比热容为()3.20/kJ kg ⋅℃

②加热蒸汽绝压为500kPa ，冷凝器的绝压为20kPa 。

③各效蒸发器中溶液的平均密度分别为：311100/kg m ρ=，321250/kg m ρ=，

331300/kg m ρ=，各效蒸发器的总传热系数分别为：()211500/K W m =⋅℃，

()221000/K W m =⋅℃，()23600/K W m =⋅℃。

④各效加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，各效传热面积相等，并忽略热损失,不考虑液柱静压对沸点的影响。

3 设计计算

多效蒸发工艺计算的主要依据是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸汽的消耗量，各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。计算的已知参数包括：料液的流量、温度和组成，加热蒸汽的压力和冷凝器中的压力等。

3.1设计方案的确定

随着工业技术的发展，蒸发设备的结构与形式亦不断改进和创新，其种类繁多，结构各异。在工业中常用的间接加热蒸发器分别为循环型和单程型两大类。循环型的蒸发器中有中央循环管式、悬框式、外加热式、列文式及强制循环管等，单程型的蒸发器有升膜式、降膜式、升-降膜式等。本设计选择中央循环管式蒸发器。因为循环型蒸发器中的中央循环管式又称标准式蒸发器，在化学工业中应用广泛。

结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中央循环管。当管内液体被加热沸腾时，中央循环管内气液混合物的平均密度较大；而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。

这种蒸发器结构紧凑，操作可靠，传热效果好。但溶液的循环速度低，传热温差小，影响了传热。在中央循环管内安装一旋浆式搅拌器即构成强制循环蒸发器，可是液体的循环速度提高2～3倍。

下图为并流加料三效蒸发物料衡算和热量衡算的示意图：