本科毕业设计论文食品工程原理课程设计葡萄汁双效浓缩工艺装置设计Word格式.docx
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1.2设计条件.....................................................3
1.3设计任务.....................................................3
3.总平面设计的简要说明............................................4
4.工艺设计的思路及内容的说明.......................................4
4.1生产工艺流程.................................................4
4.2设备选择.....................................................5
4.2.1设备的选择要求............................................5
4.2.2设备的选取范围............................................5
4.3设计内容.....................................................5
4.4工艺流水线设计简图...........................................6
4.5双效降膜式蒸发器的设计计算...................................7
4.5.1双效降膜式蒸发器工作原理图................................7
4.5.2各效蒸发量与完成液浓度估计................................7
4.5.3估算二次蒸汽压强及溶液沸点................................8
4.5.4估算各效温度差损失........................................8
4.5.5加热蒸汽消耗量及各效蒸发量...............................10
4.5.6蒸发器传热面积的计算.....................................10
4.5.7分配有效温度差...........................................11
4.5.8各种温度差损失...........................................11
4.5.9重算加热蒸汽消耗量及各效蒸发量...........................12
4.5.10重算传热面积...........................................13
4.5.11加热管的选择...........................................13
4.5.12复核总传热系数.........................................13
4.6设计计算结果列表............................................16
6.结论............................................................17
7.参考文献........................................................18
1.设计概论与设计方案
1.1设计名称
葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计设计条件
1）处理物料量：
3600㎏/h
2）生产要求：
每日10000kg（10吨）
3）物料温度：
25℃
4）原料固形物含量：
11.0%
5）浓缩液固形物含量：
36.0%
6）原料最高许可温度：
78℃
7）物料平均比热为3600J/（kg·
℃）（略浓缩热）
8）加热蒸汽压：
标准大气压101.33KPa
9）冷凝器的绝压：
20KPa
10）加热蒸汽液在饱和温度下排除（忽略热损失）。
4.工艺设计的思路及内容的说明
4.1生产工艺流程
4.2设备选择
4.2.1设备的选择要求
1）便于设备维护和喷淋洗净；
2）高效节能，符合生产要求，生产率高；
3）水果在提升中尽量不被破碎以防引起污染，影响产品质量，但适当的碰撞和摩擦有利于清除表皮污物、农药残留以及残次果中腐烂变质部分；
4）便于扩大生产；
5）结构简单、噪音小、成本低、占地面积小。
4.2.2设备的选取范围
各种类型型号的泵、筛选清洗设备、输送设备、压榨设备、离心设备、降膜式蒸发器、加热装置、灭菌设备。
4.3设计内容
主要通过双效蒸发系统以每小时2000Kg的流量将质量分数为14%的葡萄汁浓缩到68%，原料在第一效的沸点下加入，加热蒸汽压为标准大气压，冷凝器为20KPa。
期间各加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，忽略热损失，然后计算出相关关系，选择合适的设备。
4.4工艺流水线设计简图
4.5双效降膜式蒸发器的设计计算
双效降膜式蒸发器
4.5.1双效降膜式蒸发器工作原理图
4.5.2各效蒸发量与完成液浓度估计
总蒸发量W=F（1-x0）=3600⨯（1-0.11）=2500kg/h
x10.36
因本设计为双效并流蒸发系统，故可设：
W1:
W2=1:
1.1
W=W1+W2
联立以上两式，解得：
1
W1=2500⨯
W2=2500⨯
从而得：
2.1
1.1
=1190kg/h
=1309kgh
x1-
Fx0F-w1
=3600⨯0.113600-1190
=0.1138
4.5.3估算二次蒸汽压强及溶液沸点暂且忽略各种温度差损失，认为蒸汽通过各效的压强降相等：
∆p=pi
pk
=101.3-20=40.65kpa
2
由各效的压强差求得各效蒸发室的压力为：
pl=pi-∆p=101.33-40.65=60.68kpa
由pl从《食品工程原理》中查的相应的二次蒸汽的温度和汽化潜热：
T1=85.89︒C
r1=2293.05kJ/kg
已知冷凝器绝对压强为20kpa,查得相应水蒸气的温度Tk=60.1︒C，由经验值可知因流动阻力而损失的温度差为1︒C，故第二效二次蒸汽温度T2=61.1︒C，查得相应的汽化潜热r2=2352.5kj/kg，压强为P2=21.04KPa.
4.5.4估算各效温度差损失
●因溶液蒸汽压下降引起的温度差损失
对于第一效：
二次蒸气温度T1=85.89︒C，此温度下的水的汽化热为
a
r1=2293.05kj/kg，常压下22.51%的蔗糖沸点升高∆'
=0.35，故
∆'
=16.2⨯（273.2+85.89）
⨯0.35=0.32︒C
122293050
对于第二效：
二次蒸汽温度T2=61.1︒C，此温度下的水的汽化热为r2=2352.5
⨯103kj/kg,
常压下68%的蔗糖沸点升高∆'
=4.58，故：
∆
'
=16.2⨯（273.2+61.1）
22352500
⨯4.585=3.52︒C
12
●因蒸发器内液层静压强引起的温度差损失本设计采用降膜式蒸发器，无静压效应，故∆'
-∆'
=0
●因流动阻力引起的温度差损失根据经验值，取效间蒸汽因流动阻力效应温度差降低1︒C，及∆'
-∆'
=1︒C
●总的温度差损失
'
∆=∆1+∆2∆1+∆2+∆1+∆2=5.84︒C
●估计各效料液沸点及有效温度差
111
各效溶液沸点分别为t=T'
+∆'
=85.86+0.32+0=86.21︒C
t=T2+∆2+∆2=61.1+3.52+0=64.62︒C
第二效加热蒸汽温度为T2=T1-1=85.89-1=84.89︒C查得相应加热蒸汽的汽化潜热r2=2295.48⨯103kj/kg.
查得pi=101.33kpa饱和水蒸气的温度T1=100︒C,对应的汽化潜热r1=2258.4⨯103kj/kg.
项目
第一效
第二效
加热蒸汽
压强p（kpa）
101.33
-
温度T（kpa）
100
84.89
汽化热r（kj/kg）
2258.4
2295.48
二次蒸汽
60.68
21.04
温度T（︒C）
85.89
61.1
2293.04
2352.5
温度差损失
（︒C）
0.32
0
因此，有效总温差为∆t=（T1-Tk）-∆=（100-60.1）=34.06︒C现将各数据列于本表中
1
溶液沸点t（︒C）
86.21
64.62
有效温度差∆t（︒C）
13.79
20.27
总有效温度差∆t（︒C）
34.06
1=0.96⨯
2293.05⎭
第二效：
查得葡萄的定压比热容容3.60Kj/（Kg·
k）,水的定压比热容为4.187，故葡萄汁的：
Cp0=4.187⨯（1-0.2251）+3.60⨯0.2251=4.05Kj/（Kg.K）
⎡Wr
W=η11+（F⋅C
-W⋅C
）⋅t1-t2⎤
22⎢
⎣r2
p01pw
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