降膜蒸发器的设计Word文件下载.docx

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原料固形物含量：

10%

浓缩要求：

使固形物质量分数浓缩至36%

液加入温度料：

25℃

原料最高许可温度：

58℃

浓缩液经冷凝后出口温度：

加热介质：

100℃的饱和蒸汽。

物料平均比热为3.50kJ/（kg·

K），忽略浓缩热

试设计一套双效降膜蒸发系统，满足上述工艺要求。

（3）.设计要求：

1.设计一套双效降膜蒸发系统（满足上述工艺要求并包括料液输送系统，蒸发系统，冷凝水分离排除系统及真空系统）；

2.提交设计计算说明书一份，（应包括目录、设计计算任务书、设计方案的确定、各系统的设计计算及设备选型、简略的技术经济分析、参考文献资料等。

须打印）；

3.工艺布置简图一幅（可附在设计计算书上）；

4.注意收集、阅读参考资料，形成设计方案；

5.提交日期：

2014年12月27日。

（4）.设计意义

（5）.主要参考资料

1.夏清、陈常贵主编，姚玉英主审，化工原理,XX大学，2005，1

2.华南理工大学化工原理教研组，化工过程及设备设计,华南理工大学.1995

3.化工设备的选择与工艺设计，中南工业大学.1992

4.丛德滋等,化工原理详解与应用,化学工业.2002，7,151-158

5.X承翼李春英，化工工程制图，化学工业.1997

6.X桂昭，三效逆流加料蒸发器的设计，化工设计.1996（6）：

6-10

7.蒋迪清等，食品通用机械与设备，华南理工大学，2001，7，111-13

8.各类化学工程学报、期刊、化工设备手册及其化工机械设备产品广告

二设计方案的确定

一．对果汁进行浓缩的好处：

1.减少包装、运输和贮藏的费用；

2.防止腐败；

3.改善口感。

二.确定设计方案：

考虑到高温会破坏果汁的品质，故采用真空低温蒸发来对番茄汁进行浓缩操作；

由处理物料（原料）的性质及设计要求知，番茄汁黏度大、不易生泡沫，考虑到经济和效率问题，选用双效降膜蒸发系统，根据设计要求，采用并流双效降膜式蒸发器蒸发。

选用2m长φ38×

3mm的无缝不锈钢管作加热管。

三设计计算

3.1.总蒸发水量

3.2.加热面积初算

（1）估算各效浓度:

第一效蒸发后

由经验公式：

：

1:

1.1

而W1+W2=W=1487.8Kg/h

解得

15.24%（暂取15%）

（2）沸点的初算

查表：

T=100℃时，P=101.33kpa；

T=25℃时，=3.1684kpa

设两效蒸汽压强相等

查的时，沸点℃；

℃，第二效加热蒸汽=—1=81.19℃

（3）温度差的计算

将该溶液当作蔗糖溶液处理，有沸点的温度损失差为：

第一效时：

℃

第二效时：

对于降膜式蒸发器，不存在由液柱静压力引起的温度差损失，即

取管路引起的损失℃，

第一效沸点82.19+0.18+0=82.37℃

有效温差100—82.37=17.63℃

第二效沸点26+0.50+0=26.50℃

有效温差81.19—26.50=54.69℃

有效总温差℃

效数

二次蒸汽压强（kpa）

二次蒸汽温度（℃）

二次蒸汽汽化热（kj/kg）

1

52.2492

82.19

2301.7

2

3.7622

26

2432.7

（4）计算两效蒸发水量，及加热蒸汽的消耗量

由题意知溶液比热为，查表得水的比热为

作第一效热量衡算，得

其中

所以

----------------------①

同理作第二效热量衡算，得

----------------②

所以

整理得

代入①式可得：

由②式可得：

（5）总传热系数K的计算

查表得不锈钢管的导热率为

浓度

15％

1029.2

36％

1153.6

由降膜蒸发器的管内沸腾传热系数的关联式有：

41828

饱和水蒸气的传热系数由下公式可求得：

4332

传热外表面的总传热系数K由下公式计算：

℃）

同理可得：

（6）分配有效温度差，计算传热面积

100—82.37=17.63℃

81.19—26.50=54.69℃

3.3.重算两效传热面积

（1）.第一次重算

由于两效传热面积相差太大，故应调整各效的有效温度差，并重复上述计算步骤再算重新分配有效温度差

校正各效沸点、蒸发水量和传热量

因第二效完成液沸点不变，所以6℃

第二效加热蒸汽温度为℃

第一效二次蒸汽温度℃

％

由和得第一效沸点=63.38℃

解得：

两效的传热面积比较接近，故不在重算

3.4计算结果

1.加热面积留适当的余量，故扩大13％，取S=5.2

蒸发器序号

加热面积

蒸发水量

加热蒸汽消耗量

第一效

第二效

5.2

528.2

555.1

617.28

总和

10.4

1083.3

1145.48

4蒸发器主要工艺尺寸的计算

（1）加热室

传热管数目

管子采用正三角形排列

采用胀管法，取t=1.5d0

t=1.5d0=1.5×

38=57mm

取b’=1.5d0

b’=1.5d0=1.5×

加热室的直径

圆整后，取加热室直径D为300mm.

（2）分离室

第一效蒸发：

取分离室高度为1.0m

由附录查得温度63.22℃蒸汽的密度为0.1568kg/m3，所以二次蒸汽的体积流量为

取允许的分离室蒸发体积强度Vs’为1.2m3/（m3·

s）

分离室直径

高径之比在1~2X围内。

第二效蒸发

取分离室高度为1.5m

由附录查得26℃蒸汽的密度为0.02696kg/m3，所以二次蒸汽的体积流量为

s），分离室直径

高径之比在1~2X围内

四.简图

工艺流程

附细节图

蒸发器主体：

它包括加热室和分离室，加热室用于蒸汽加热物料液，分离室用于料液蒸发出的水蒸气与溶液的分离。

除沫器：

防止液滴随蒸汽带出；

冷凝器：

冷凝二次蒸汽；

真空装置：

维持蒸发系统的负压。