雙效蒸發(fā)課程設(shè)計(jì)課件

1、食品工程原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：番茄汁雙效并流蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì) 姓 名： 張馨月 班 級(jí)： 2014級(jí)食品科學(xué)與工程(1)班 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 張春芝 日 期： 2016年5月21日 目 錄前言41.1設(shè)計(jì)題目41.2蒸發(fā)流程特點(diǎn)41.3設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件41.3.1設(shè)備型式：41.3.2操作條件42.設(shè)計(jì)項(xiàng)目52.1設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：52.2蒸發(fā)器的工藝計(jì)算：62.2.1 估算各效蒸發(fā)量和完成液濃度62.2.2 估計(jì)各效溶液的沸點(diǎn)和有效總溫度差的估算62.2.3 加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計(jì)算102.2.4 蒸發(fā)器傳熱面積的估算122.2.5 有效溫差的再分配132.2.6重復(fù)上

2、述計(jì)算步驟132.3計(jì)算結(jié)果列表173.蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)183.1.1 加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)183.1.2 循環(huán)管的選擇183.1.3 加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定193.1.4分離室直徑與高度的確定203.2接管尺寸的確定213.2.1 番茄汁的進(jìn)出口223.2.2 加熱蒸汽進(jìn)口與二次蒸汽出口223.2.3 冷凝水出口224.蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備234.1氣液分離器234.2蒸汽冷凝器244.3泵的選型255.番茄汁雙效并流加料蒸發(fā)裝置的流程圖和蒸發(fā)器設(shè)備工藝簡(jiǎn)圖26266.設(shè)計(jì)總結(jié)277.參考文獻(xiàn)28前言1.1設(shè)計(jì)題目 番茄汁雙效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)。1.2蒸發(fā)流程特點(diǎn) 蒸

3、發(fā)是使含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作。蒸發(fā)具有它獨(dú)特的特點(diǎn)：從傳熱方面看，原料和加熱蒸汽均為相變過(guò)程，屬于恒溫傳熱：從溶液特點(diǎn)分析，有的溶液有晶體析出、易結(jié)垢、易生泡沫、高溫下易分解或聚合，粘度高、腐蝕性強(qiáng)；從傳熱溫差上看，因溶液蒸汽壓降低，沸點(diǎn)增高，故傳熱溫度小于蒸發(fā)純水溫度差；從泡沫夾帶情況看，二次蒸汽夾帶泡沫，需用輔助儀器除去；從能源利用上分析，可以對(duì)二次蒸汽重復(fù)利用等。這就需要我們從五個(gè)方面考慮蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)。 隨著工業(yè)蒸發(fā)技術(shù)的發(fā)展，蒸發(fā)器的結(jié)果和形式也不斷的改進(jìn)。目前蒸發(fā)器大概分為兩類(lèi)：一類(lèi)是循環(huán)型，包括中央循環(huán)管式、懸筐式、外熱式、列文式

4、及強(qiáng)制循環(huán)式等；另一類(lèi)是單程型，包括升膜式、降膜式、升降膜式等。這些蒸發(fā)器形式的選擇要多個(gè)方面綜合得出。 現(xiàn)代化工生產(chǎn)實(shí)踐中，為了節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，很多廠家采用的蒸發(fā)設(shè)備是多效蒸發(fā)。因?yàn)檫@樣可以降低蒸汽的消耗量，從而提高蒸發(fā)裝置的各項(xiàng)熱損失。多效蒸發(fā)流程課分為：并流流程、逆流流程、平流流程及錯(cuò)流流程。在選擇形式時(shí)應(yīng)考慮料液的性質(zhì)、工程技術(shù)要求、公用系統(tǒng)的情況等。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1.3.1設(shè)備型式：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。 圖1-1 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器1.3.2操作條件 (1)蒸發(fā)器處理能力為日產(chǎn)量為36噸/天，含固形物為4.4%的番茄汁，成品濃度為22%；原料液溫度為第一效沸點(diǎn)溫度。

5、（2）加熱蒸汽壓力為200kPa(絕壓)冷凝器壓力為95kPa(絕壓)；（3）K1=900W(m2)，K2=1800W(m2)（4）番茄汁的比熱為4.01kJ/kg。（5）各效蒸發(fā)器中料液液面高度為：1m；（6）各效加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。假設(shè)各效的傳熱面積相等，并忽略熱損失。（7）每年按300天計(jì)，日工作量是8小時(shí)。（8）廠址：大慶地區(qū)。2.設(shè)計(jì)項(xiàng)目2.1設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：本次設(shè)計(jì)要求采用中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，在工業(yè)上被稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠等。它的加熱室由一垂直的加熱管束構(gòu)成，在管束中央有一根直徑較大的管子，為中央循環(huán)管。結(jié)構(gòu)和原理：其下部的加熱室由垂直

6、管束組成，中間由一根直徑較大的中央循環(huán)管。當(dāng)管內(nèi)液體被加熱沸騰時(shí)，中央循環(huán)管內(nèi)氣液混合物的平均密度較大；而其余加熱管內(nèi)氣液混合物的平均密度較小。在密度差的作用下，溶液由中央循環(huán)管下降，而由加熱管上升，做自然循環(huán)流動(dòng)。溶液的循環(huán)流動(dòng)提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，強(qiáng)化了蒸發(fā)過(guò)程。這種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，傳熱較好，操作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，有標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器之稱(chēng)。為使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積，一般為其余加熱管總截面積的40%100%；加熱管的高度一般為0.62m；加熱管徑多為2575mm之間。但實(shí)際上，由于結(jié)構(gòu)上的限制，其循環(huán)速度一般在0.40.5m/s以下；蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度始終接近完成液

7、濃度；清洗和維修也不夠方便。在蒸發(fā)操作中，為保證傳熱的正常進(jìn)行，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每一效的溫差不能小于57。通常，對(duì)于沸點(diǎn)升高較大的電解質(zhì)溶液，應(yīng)采取23效。由于本次設(shè)計(jì)任務(wù)是處理番茄汁。這種溶液是一種沸點(diǎn)升高較大的電解質(zhì)，故選用兩效蒸發(fā)器。另外，由于番茄汁是一種粘度不大的料液，故多效蒸發(fā)流程采用并流法操作。多效蒸發(fā)器工藝設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。計(jì)算的主要項(xiàng)目為蒸發(fā)器的傳熱面積。2.2蒸發(fā)器的工藝計(jì)算：圖2-1 并流加料雙效蒸發(fā)的物料衡算和熱量衡算示意圖2.2.1 估算各效蒸發(fā)量和完成液濃度P=36000*300/300*8=4500kg/hF=P*x2/x0=4500*0.

8、22/0.04=8250kg/h總蒸發(fā)量W=F(1-( x1/ x2) )=8250 *(1-(0.04/0.22)= 6750kg/hW1: W2=1：1W= W1+ W2W1= W2=3375 kg/hx1= F x1/(F- W1)=8250*0.04/(8250-3375)=0.068x2=F x0 /(F- W1- W2)=8250*0.04/(8250-3375-3375)=0.22以上各式中:W總蒸發(fā)量，kg/h;Wi各效蒸發(fā)量，kg/h;F原料液流量，kg/h;x0、xi原料及各效完成液濃度（質(zhì)量%）2.2.2 估計(jì)各效溶液的沸點(diǎn)和有效總溫度差的估算各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸汽壓

9、強(qiáng)之差P=(P1-Pk)/2=(200-95)/2=52.5 kPa式中 P各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸汽壓強(qiáng)之差，kPa； P1 第一次加熱蒸汽的壓強(qiáng)，kPa； PK 末效冷凝器中的二次蒸汽的壓強(qiáng)，kPa。 由各效的二次蒸汽壓力，從手冊(cè)中可查得相應(yīng)的二次蒸汽的溫度和氣化潛熱列于下表中。二次蒸汽的溫度和氣化潛熱效數(shù)III二次蒸汽壓力Pj，kPa19.96.6二次蒸汽溫度T；t，（即下一效的加熱蒸汽的溫度）6038.3二次蒸汽的氣化潛熱r；t，kJ/kg（即下一效加熱蒸汽的氣化潛熱）23552405f1=0.0162*(60+273) 2/2355=0.763f2=0.0162*(38.3+273)

10、 2/2405=0.652（1）各效由于溶液沸點(diǎn)而引起的溫度差損失；根據(jù)各效二次蒸汽溫度（也即相同壓力下水的沸點(diǎn)）和各效完成液的濃度，由表可查得各效由于溶液蒸汽壓下降所引起的溫度差損失為1= f1 (01)=0.763*(64.7-60)=3.572= f2(02)=0.652*(38.3-37.3)=0.652所以=3.57+0.652=4.222由于液柱靜壓力而引起的沸點(diǎn)升高（溫度差損失）為簡(jiǎn)便計(jì)，以液層中部點(diǎn)出的壓力和沸點(diǎn)代表整個(gè)液層的平均壓力和平均溫度，根據(jù)附表3可查得溶液平均密度分別為983.2 kg/m、993.3 kg/m。 則根據(jù)流體靜力學(xué)方程，液層的平均壓力為Pm=P+gL/

11、2所以Pm1=P1+gL/2=19.9+0.9832*9.81*1/2=24.7 kPaPm2=P2+gL/2=6.6+0.9933*9.81*1= 11.47kPa由平均壓力可查得對(duì)應(yīng)的飽和溫度為T(mén)m1=63.1，Tm2=48.2所以1=Tm1-T1=63.1-60=3.12=T；m2-T2=48.2-38.3=9.1=3.1+9.1=12.2由流動(dòng)阻力而引起的溫度差損失取經(jīng)驗(yàn)值1，即1=2=1，則；=2故蒸發(fā)裝置的總的溫度差損失為=+=4.2+12.2+2=18.4（4）各效料液的溫度和有效總溫差，由各效二次蒸汽壓力Pi及溫度差損失i，即可由下式估算各效料液的溫度titi=Ti+i1=1+

12、1+1=3.6+3.1+1=8.72=2+2+2=0.7+9.1+1=10.8各效料液的溫度為t1=T1+1=60+8.7=68.7t2=T2+2=38.3+10.8=49.1有效總溫度差t=（TS-T;K）-式中：t有效總溫度差，為各有效溫度差之和，； T1一效加熱蒸汽的溫度，； T;K 冷凝器操作壓強(qiáng)下二次蒸汽的飽和溫度，； 總的溫度差損失，為各效溫度差之和，由手冊(cè)可查得200kPa飽和蒸氣的溫度為120.2、氣化潛熱為2204.6kj/kg，所以t=（TS-T;K）-=120.2-38.3-18.4=63.52.2.3 加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計(jì)算第I效的熱量衡算式為W1=1（

13、Di ri/ ri+Fcpo）（ti+1-ti）/ ri對(duì)于沸點(diǎn)進(jìn)料t0=t1，考慮到番茄汁濃縮熱的影響，熱利用系數(shù)計(jì)算式為 =0.98-0.7xi，式中xi為第i效蒸發(fā)器中料液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。1=0.98-0.7*（0.068-0.04）=0.9604所以W1=1（D1 r1/ r1）=0.9604D12204.6/2355=0.8991D1 (a)第II效的熱量衡算式為W2=2 D2 r2/ r2+(Fcpo-W1cpw) （t1-t2）/ r2 2=0.98-0.7x2=0.98-0.7*(0.22-0.068)=0.8736W2=2D2 r2/ r2+(Fcpo-W1cpw) （t

14、1-t2）/ r2=0.8736*2357/2405W1+(8250*4.01-4.178 W1)(68.7-49.1)/2405=0.8264W1+235.5=0.8264*0.8991 D1+235.5=0.74 D1+235.5 (b)又W=W1+W2=6750 (c)聯(lián)解式（a）至（c），可得W1=3573.4kg/hW2=3176.6kg/hD1=3974.4kg/hD2=W1=3573.4kg/h2.2.4 蒸發(fā)器傳熱面積的估算Ai= Qi/ Kiti式中：Qi第i效傳熱速率，W； Ki第i效傳熱系數(shù)，W/(m2); Ai第i效傳熱面積，m2； ti第i效的傳熱溫差，Q1=D1r1

15、=3974.4*2204.6*103/3600=2.434*106Wt1=T1-t1=120.2-68.7=51.5A1= Q1/ K1t1=2.434*106/(900*51.5)=52.51Q2= D2r2=3573.4*2355*103/3600=2.338*106Wt2=T2-t2=T1-t2=60-49.1=10.9A2= Q2/ K2t2=2.338*106/(1800*10.9)=119.16誤差為1- Amin/ Amax=1- 52.51/119.16=0.4406，誤差較大，應(yīng)調(diào)整各效的有效溫差，重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程。2.2.5 有效溫差的再分配A= (A1t1+ A2t2)/

16、 t =(52.51*51.5+119.16*10.9)/62.4=64.15重新分配有效溫度差得，t1= (A1/A)t1=(52.51/64.15)*51.5=42.16t2=(A2/A)t2=(119.16/64.15)*12.5=23.222.2.6重復(fù)上述計(jì)算步驟計(jì)算各效料液濃度，由所求得的各效液蒸發(fā)量，可求各效料液的濃度，即x1= Fx1/(F-W1)= 8250*0.04/(8250-3375)=0.068x2= Fx1/(F-W1-W2)= 8250*0.04/(8250-3375-3375)=0.22計(jì)算各效料溶液的溫度，因末效完成液濃度和二次蒸汽壓力均不變，各種溫度差損失可

17、視為恒定，故末效溶液的溫度仍為49.1，即t2=49.1則第II效二次蒸汽溫度為T(mén)2=T1=t2+t2=49.1+23.22=72.32由第II效二次蒸汽的溫度（72.32）及第II效料液的濃度（0.22）查找杜林線圖，可得第II效料的沸點(diǎn)為38.2。由液柱靜壓力及流動(dòng)阻力而引起的溫度差損失可視為不變，故第II效料液的溫度為t2=tA2+；2+；2=38.2+9.1+1.0=48.3同理T2=T1=t2+t2=48.3+23.22=71.52由第I效二次蒸汽的溫度（60）及第I效料液的濃度（0.068）查杜林線圖，可得第II效料液的沸點(diǎn)為64.1。則第I效料液的溫度為t1=tA1+；1+；1=

18、64.1+3.1+1.0=67.2第I效料液的溫度也可由下式計(jì)算t1=T1-t1=120.2-42.16=78.04說(shuō)明溶液的各種溫度差損失變化不大，不需重新計(jì)算，故有效總溫度差不變，即t=63.5各效熱量衡算T1=120.2 r1=2230kj/kg T1=71.52 r1=2329kj/kg 第I效1=0.98-0.7x1=0.98-0.7*（0.068-0.04）=0.9604W1=1（D1 r1/ r1）=0.9604D12230/2329 =0.9196 D1 (e）第II效2=0.98-0.7x2=0.98-0.7*（0.22-0.068）=0.8736W2=2D2 r2/ r2+

19、(Fcpo-W1cpw) （t1-t2）/ r2=0.8736*2357/2405W1+(8250*4.01-4.178W1)(67.2-48.3)/2405=0.8275W1+227.1 （f）聯(lián)解式（e）至式（f），可得W1=3569.3kh/hW2=3180.7kg/hD1=3583.6kg/h與第一次計(jì)算結(jié)果比較，其相對(duì)誤差為|1- 3569.3/3573.4|=0.00115|1- 3180.7/3176.6|=0.00129|1- 3583.6/3974.4|=0.03832計(jì)算相對(duì)誤差均在0.05以下故蒸發(fā)量的計(jì)算結(jié)果合理。其各效溶液濃度無(wú)明顯變化，不需重新計(jì)算。蒸發(fā)器傳熱面積計(jì)

20、算Q1=D1r1=3583.6*2230*103/3600=2.22*106Wt1=42.16A1= Q1/ K1t1=2.22*106/(900*42.16)=58.5Q2=W1r1=3569.3*2329*103/3600=2.31*106Wt2=23.22A2= Q2/ K2t2=2.31*106/(1800*23.22)=55.3誤差為1- Amin/ Amax =1- 55.3/58.5=0.04470.05，迭代計(jì)算結(jié)果合理，取平均傳熱面積S=56.92.3計(jì)算結(jié)果列表效次III冷凝器加熱蒸汽溫度Ti，120.238.537.5操作壓力Pi，kPa20071.5215完成液濃度xi

21、,%2.815.2蒸發(fā)量Wi，kg/h1087.11000.2蒸汽消耗量D，kg/h3583.6傳熱面積Si，56.956.93.蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)3.1.1 加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì) 蒸發(fā)器的加熱管通常選用252.5mm、382.5mm、573.5mm無(wú)縫鋼管。加熱管的長(zhǎng)度一般為0.62m，但也有選用2m以上的管子。管子長(zhǎng)度的選擇應(yīng)根據(jù)溶液結(jié)垢后的難以程度、溶液的起泡性和廠房的高度等因素來(lái)考慮，易結(jié)垢和易起泡沫溶液的蒸發(fā)易選用短管。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)任務(wù)和溶液性質(zhì)，我們選用以下的管子?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)我們選?。篖=1.2m,382.5mm無(wú)縫鋼管可根據(jù)加熱管的規(guī)格與長(zhǎng)度初步估計(jì)所需的總管子數(shù)

22、n：n=S/d0（L-0.1）=44.1/(3.14*38* 10-3*(1.2-0.1)=336(根）s式中 S蒸發(fā)器的傳熱面積，m2，由前面的工藝計(jì)算決定； d0加熱管外徑，m； L加熱管長(zhǎng)度，m。( 因加熱管固定在管板上，考慮管板厚度所占據(jù)的傳熱面積，則計(jì)算管子數(shù)n時(shí)的管子長(zhǎng)度應(yīng)?。↙-0.1）m。 )3.1.2 循環(huán)管的選擇 循環(huán)管的截面積是根據(jù)使循環(huán)阻力盡量減小的原則考慮的。我們選用的中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的循環(huán)管截面積可取加熱管總截面積的40%-100%。加熱管的總截面積可按n計(jì)算。循環(huán)管內(nèi)徑以D1表示，則：D12/4=0.7ndi2/4D1=di=*(38-5)=506 mm3.1.

23、3 加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定加熱室的內(nèi)徑取決于加熱管和循環(huán)管的規(guī)格、數(shù)目及在管板上的排列方式。加熱管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圓排列。根據(jù)數(shù)據(jù)表加以比較選用三角形排列式.管心距t為相鄰兩管中心線之間的距離，t一般為加熱管外徑的1.251.5倍。目前在換熱器設(shè)計(jì)中，管心距的數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，只要確定管子規(guī)格，形影的管心距則是確定值。表3-1管心距數(shù)據(jù)表加熱管外徑d0/mm19253857管心距 t/mm25324870表3-2 殼體標(biāo)準(zhǔn)尺寸數(shù)據(jù)表殼體內(nèi)徑/mm40070080010001100150016002000最小壁厚/mm8101214由于加熱管的外徑為38mm，

24、可取管心距為48mm，一根管子按正三角形排列進(jìn)所占據(jù)的管板面積為： Fmp=t2sin=0.866t2=0.866*482=1995.3 mm2當(dāng)熱管n=336時(shí)，占據(jù)面積為：F1= Fmp /ff式中：F1管數(shù)為n時(shí)在管板上占據(jù)總面積 管板利用系數(shù)，0.70.9F1= 336/(1995.3*0.8)=0.838 m2當(dāng)循環(huán)管直徑為D1=506mm時(shí)，管板的面積為：F1= （/4）（D1+2t）2 = 3.14(506+2*48)2/4=0.285 m2設(shè)加熱室直徑為D0，則（/4）D02= nt2*0.866/+（/4）（D1+2t2) = 336*482*0.866/0.8+ 3.14*

25、（506+2*48）2/4p求得D0=1,196m=1196mm故可取加熱管室內(nèi)徑為1200mm，壁厚為12mm3.1.4分離室直徑與高度的確定 分離室的直徑與高度取決于分離室的體積，而分離室的體積又與二次蒸汽的體積流量及蒸發(fā)體積強(qiáng)度有關(guān)。計(jì)算分離室體積V的計(jì)算式為:V=W/3600U式中 V-分離室的體積，m3; W-某效蒸發(fā)器的二次蒸汽量，kg/h; -某效蒸發(fā)器二次蒸汽的密度，Kg/m3， U-蒸發(fā)體積強(qiáng)度，m3/(m3*s); 即每立方米分離室體積每秒產(chǎn)生的二次蒸汽量。一般用允許值為U=1.11.5m3/(m3*s),根據(jù)由蒸發(fā)器工藝計(jì)算中得到的各效二次蒸汽量，再?gòu)恼舭l(fā)體積強(qiáng)度U的數(shù)值

26、范圍內(nèi)選取一個(gè)值，即可由上式算出分離室的體積。一般說(shuō)來(lái)，各效的二次蒸汽量不相同，其密度也不相同，按上式計(jì)算得到的分離室體積也不會(huì)相同，通常末效體積最大。為方便起見(jiàn)，各效分離室的尺寸可取一致。分離室體積宜取其中較大者。確定了分離室的體積，其高度與直徑符合V=（/4）D2H關(guān)系，確定高度與直徑應(yīng)考慮一下原則：（1）分離室的高度與直徑之比H/D=12。對(duì)于中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，其分離室一般不能小于1.8m，以保證足夠的霧沫分離高度。分離室的直徑也不能太小，否則二次蒸汽流速過(guò)大，導(dǎo)致霧沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重。 (2)在條件允許的情況下，分離室的直徑盡量與加熱室相同，這樣可使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便。（3）高度和直徑都適

27、于施工現(xiàn)場(chǎng)的安放?，F(xiàn)取分離室中U=1.2m3/(m3)，則此時(shí)V= 1045.6/(3600*0.1066*1.2)=2.271 m3H=1.8 m=D=1.27 m 可取D=1.3m3.2接管尺寸的確定流體進(jìn)口接管的內(nèi)徑D=式中Vs-流體的體積流量m3/s； u-流體的適宜流速 m/s。估算出內(nèi)徑后，應(yīng)從管規(guī)格表格中選用相近的標(biāo)準(zhǔn)管。3.2.1 番茄汁的進(jìn)出口于并流加料的雙效蒸發(fā)，第一效溶液流量最大，若各效設(shè)備尺寸一致的話(huà)，根據(jù)第一效溶液流量確定接管。取流體的流速為0.8m/s，進(jìn)料處蔗糖密度為1066kg/m3，qm=2300kg/hd=(4*2778/3600)1066*3.14*0.8

28、)1/2 =0.0340 m所以取=382.5mm規(guī)格管3.2.2 加熱蒸汽進(jìn)口與二次蒸汽出口 各效結(jié)構(gòu)尺寸一致二次蒸汽體積流量應(yīng)取各效中較大者，加熱蒸汽的絕壓為138.3KPa,蒸發(fā)室的絕壓為15KPa。表3-3流體的適宜流速?gòu)?qiáng)制流體的液體，m/s自然流體的液體，m/s飽和蒸汽m/s空氣及其他氣體，m/s0.8-150.08-0.1520-3015-20飽和蒸汽適宜的流速u(mài)=2030 m/s=此處取u=30 m/s為統(tǒng)一管徑，取體積流量最大的末效流量為計(jì)算管徑的體積流量，則Vs3= W1/1=1045.6/（0.1066*3600）=2.723 m3/sd氣=116.0 mm=依據(jù)無(wú)縫鋼管的

29、常用規(guī)格選用為1218mm的標(biāo)準(zhǔn)管。3.2.3 冷凝水出口 冷凝水的排出一般屬于液體自然流動(dòng)，接管直徑應(yīng)由各效加熱蒸氣消耗量較大者確定。一般第I效消耗蒸汽量大。加熱蒸汽的絕壓200KPa，蒸發(fā)室138.3KPa，此時(shí)，壓強(qiáng)蒸汽密度為1.066kg/m3 Vs=D/=1045.6/（1066*3600）=0. m3/s D1=*103=58.86 mm依據(jù)無(wú)縫鋼管的常用規(guī)格選用直徑為608mm的標(biāo)準(zhǔn)管。4.蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備4.1氣液分離器 蒸發(fā)操作時(shí)，二次蒸汽中夾帶大量的液體，雖在分離室得到初步的分離，但是為了防止損失有用的產(chǎn)品或防止污染冷凝液，還需設(shè)置氣液分離器，以使霧沫中的液體聚集并與二次

30、蒸汽分離，故氣液分離器或除沫器。其類(lèi)型很多，我們選擇慣性式除沫器，其工作原理是利用帶有液滴的二次蒸汽在突然改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，液滴因慣性作用而與蒸汽分離，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中小型工廠中應(yīng)用較多。在慣性式除沫器的主要尺寸關(guān)系： D0-二次蒸汽的管徑，mD0=D1 D1-除沫器內(nèi)管直徑，mD1:D2:D3=1:1.5:2 D2-除沫器外罩管直徑，mH=D3 D3-除沫器外殼直徑，mh=(0.40.5)D1 H-除沫器總高度，m H-除沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x，m所以除沫器外罩管：2997.5mm 除沫器內(nèi)管： 2196mm 二次蒸汽的管：1218mm圖4-1 氣液分離器的主要類(lèi)型（a）簡(jiǎn)易式除沫器 （b）慣

31、性式除沫器（c）網(wǎng)式除沫器 （d）折流式除沫器 （e）旋流式除沫器 （f）離心式除沫器4.2蒸汽冷凝器蒸汽冷凝器的作用是用冷卻水將二次蒸汽冷凝。當(dāng)二次蒸汽為有價(jià)值的產(chǎn)品需要回收或會(huì)嚴(yán)重地污染冷卻水時(shí)，應(yīng)采用間壁式冷卻器。當(dāng)二次蒸汽為水蒸氣不需要回收時(shí)，可采用直接接觸式冷凝器。二次蒸汽與冷凝水直接接觸進(jìn)行熱交換，其冷凝效果好，被廣乏采用。所以，選用多孔板式蒸氣冷凝器。冷卻水量V 根據(jù)冷凝器入口蒸汽壓強(qiáng)和冷卻水進(jìn)口溫度，可查得1m3/h冷卻水可冷凝的蒸汽量為Xkg/h，則V= 式中 V冷卻水量,m3/h; W所需冷凝的蒸汽量,kg/h冷凝器的直徑D=0.0527m所以選600*8mm淋水板設(shè)計(jì) 淋

32、水板數(shù)：4塊 淋水板間距：L0=0.500 m L1=0.404 m L2=0.283 m L3=0.198 m 弓形淋水板寬度B=（0.80.9)D=0.265m 所以B=0.5D+0.005=0.21m 淋水板堰高h(yuǎn)=40mm 淋水孔徑：冷卻水循環(huán)使用，取d=10mm 淋水孔數(shù)：n=V/（3600*3.14/4*0.012*0.67）=179個(gè) 考慮到長(zhǎng)期操作易堵，最上一板孔數(shù)為 N=n（1+0.1）=197個(gè) 其他板孔數(shù)為 N=n（1+0.05）=188個(gè)4.3泵的選型根據(jù)工藝流程和安排，一般選用真空泵。5.番茄汁雙效并流加料蒸發(fā)裝置的流程圖和蒸發(fā)器設(shè)備工藝簡(jiǎn)圖圖5-1 雙效并流蒸發(fā)裝置

33、流程圖圖5-2 蒸發(fā)器設(shè)備工藝簡(jiǎn)圖6.設(shè)計(jì)總結(jié) 食品工程原理是以化工原理為基礎(chǔ)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它的內(nèi)容是講述食品化工單元操作的基本原理，典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理，操作性能和設(shè)計(jì)計(jì)算。食品工程原理設(shè)計(jì)是當(dāng)我們學(xué)完食品工程原理后所安排，進(jìn)行的工程實(shí)踐型環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)當(dāng)中其不僅與食工原理課程的內(nèi)容緊密相連，而且還與先修的物理化學(xué)，工程制圖等課程內(nèi)容緊密相連，通過(guò)本次的食工原理課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，讓我們初步掌握了化工單元過(guò)程反應(yīng)與設(shè)備設(shè)計(jì)的基本程序和方法，鍛煉了我們正確適用有關(guān)技術(shù)資料的能力，在查閱有關(guān)資料方面做到盡量精確檢索的目的，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，在設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用簡(jiǎn)潔的文字和工程專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言正確表達(dá)設(shè)計(jì)的思想和結(jié)果，綜合應(yīng)用我們所學(xué)的知識(shí)，特別是應(yīng)用食品工程原理課程有關(guān)知識(shí)解決食工實(shí)際問(wèn)題的工作能力和與其他課程知識(shí)綜合運(yùn)用，將所學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)化，實(shí)踐