食品工程原理课程设计—双效并流降膜式蒸发器设计

食品工程原理课程设计—双效并流降膜式蒸发器设计

课程设计

授课时间：2012——2013年度第2学期

题目：双效并流降膜式蒸发器设计课程名称：化工原理课程设计

专业年级：食品科学与工程2010级学号：1005100220

姓名：王鹏

指导教师：谢毅黄丽

2013年7月11 日

目录

第1章设计方案简介..................................... - 3 - 第2章工艺流程图及说明............................. - 4 - 第3章工艺计算及主体设备选型；............. - 4 -

3.1 估计各效蒸发量和完成液浓度 ...... - 4 -

3.4 蒸发器的传热面积估算.................... - 8 -

4·2接管尺寸的确定............................... - 11 - 4·2·1溶液进出口 ........................... - 11 -

4·2·2加热蒸气进口与二次蒸汽出口 .. -

11 -

4·2·3冷凝水出口 ........................... - 11 - 第5章蒸发装置的辅助设备....................... - 12 - 5·1气液分离器 ...................................... - 12 - 5·2蒸汽冷凝器 ...................................... - 12 - 5·2·1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................................................. - 12 - 第6章参考文献........................................... - 17 - 第7章设计评述........................................... - 18 -

课程名称：化工原理课程设计填写时间：_2011_年_12_月_2_日

第1章设计方案简介

化工原理课程设计要求我们综合运用化工原理、化工设备机械基础、化工仪表自动化等课程及有关先修课程所学知识，完成以化工单元操作为主的一次工程设计，主要内容包括化工工艺设计和化工设备结构设计。从而对我们进行一次设计技能的基本训练，培养学生综合运用所学的书本知识解决实际问题的能力。

通过课程设计，要求能够综合运用本课程和前修课程的基本知识进行融会贯通，并在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。蒸发操作条件的确定主要指蒸发器加热蒸汽的压强（或温度），冷凝器的操作压强（或温度）的确定，正确选择蒸发的操作条件，对保证产品质量

和降低能耗极为重要。本课程设计是双效并流设计。

第2章 工艺流程图及说明

第3章 工艺计算及主体设备选型；

3.1 估计各效蒸发量和完成液浓度

每小时水分蒸发量：

∵⎪⎭

⎫

⎝⎛-=x2

10

x F W （常用化工单元设备设计153页）

652.1369546.011.0118000=⎪⎭

⎫

⎝⎛-=W kg/h

式中0F —原料处理量，kg/h ；

x 0——进Ⅰ效蒸发器料液的浓度，质量百分比； x 2——出Ⅱ效蒸发器料夜的浓度，质量百分比；

W ——水分蒸发量kg/h ；

由《常用化工单元设备设计》 P 153

取W1:W2=1:1.1

故 W 1=

1

.1118000

+=6521.739 (kg/h) W 2=18000-6521.739=7173.913(kg/h)

其中，W 1——第Ⅰ效的蒸发量，kg/h

W 2——第Ⅱ效的蒸发量，kg/h

Ⅰ效二次蒸汽浓度1000W F x F x -=

I =739

.652118000%

1118000-⨯=17.25%

有关参数

（1） 原料液总量：18000 kg/h

（2） 进料： 1x =11% 1T =89℃

出料： 2x =46% 2T =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

.3.2 估计各效溶液的沸点和有效总温度差

t t f m a +=∆'''

∆=∆'∆'

''+∆''+∆'=∆

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：

'

2

')273(0162.0r T f += 式中：T '——操作压强下二次蒸汽的温度，℃ γ'——操作压强下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg 2

0gh

p p m ρ+

=

式中：m p ——溶液内部平均压强，Pa 0p ——液面上方的压强，Pa

h ——溶液液层高度，m （该题设其液层高度为6m ）

ρ——溶液密度，kg/ m 3

常压下，11％的蔗糖溶液水果原汁沸点变化情况与一般果汁相同 故使用内插法

常温下果汁沸点升高C a ︒='

∆145.01 C ︒='∆48.12a

()118.0145.0054

.2333273690162.02

1

=⨯+=∆' (℃) ()992.048.1908

.2397273420162.02

2

=⨯+=∆'(℃)

由于静压强，降膜式蒸发器："

∆1="

∆2=0(℃)

=∆'''1

=∆'''2 1 (℃) 两效果汁的沸点分别为：

t 1118.706910118.069111

=+++=+∆'''+∆''+∆'=℃ t 2=992.434210992.04222

2=+++=+∆'''+∆''+∆'℃