楠@食工原理作业设计

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1、食品工程原理课程设计说明书设计题目：蔗糖水溶液三效并流加料蒸发装置的设计设计者：班级　　食品科学与工程姓名　学号　指导教师：设计成绩：日期：2012.10黑龙江八一农垦大学食品学院目录1.设计任务………………………………………………12.设计方案简介…………………………………………23.三效并流蒸发设计计算………………………………44.蒸发器的主要结构尺寸的计算………………………155.蒸发装置的辅助设备的选用计算……………………176.三效蒸发器结构尺寸确定……………………………207.附图……………………………………………………2

2、28.参考文献………………………………………………229.后记……………………………………………………231设计任务1.1设计题目蔗糖水溶液三校并流加料蒸发装置的设计。1.2设计任务及操作条件1.2.1处理能力3万屯/年蔗糖水溶液1.2.2设备型式中央循环管式蒸发器1.2.3操作条件1.2.3.1蔗糖水溶液的原料液浓度为11%，完成液的蔗糖浓度57%，原料液温度为第一效沸点温度1.2.3.2加热蒸汽压力为200kPa(绝压)，冷凝器压力为15kPa(绝压)1.2.3.3各效蒸发器的总传热系数K1=1500W／(m2·℃)，K2=100

3、0W／(m2·℃)，K3=800W／(m2·℃)1.2.3.4原料液的比热容为3.768Kj/(kg.℃),各效蒸发器中料液液面高度为：1．5m1.2.3.5三效中的液体平均密度为1120kg/1260kg/1270kg/1.2.3.6各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。假设各效的传热面积相等，并忽略热损失1.2.3.7每年按300天计，每天24小时连续运行1.2.3.8厂址：大庆地区2.设计方案简介2.1多效蒸发的目的是：通过蒸发过程中的二次蒸汽再利用，以节约蒸汽的消耗，从而提高蒸发装置的经济性。目前根据加热蒸汽和料液流向的不同

4、，多效蒸发的操作流程可以分为平流、逆流、并流和错流等流程。本设计根据任务和操作条件的实际需要，采用了并流式的工艺流程。并流流程也称顺流加料流程（如图1），料液与蒸汽在效间同向流动。因各效间有较大的压力差，液料自动从前效流到后效，不需输料泵；前效的温度高于后效，料液从前效进入后效呈过热状态，过料时有闪蒸出现。此流程有下面几点优点：①各效间压力差大，可省去输料泵；②有自蒸发产生，在各效间不必设预热管；③由于辅助设备少，装置紧凑，管路短，因而温度损失小；④装置操作简便，工艺条件稳定，设备维修工作减少。同样也存在着缺点：由于后效温度低、浓度大

5、，因料液的黏度增加很大，降低了传热系数。故，本流程只适应于黏度不大的料液。2.2蒸发器简介随着工业蒸发技术的发展，蒸发设备的结构与型式亦不断改进与创新，其种类繁多，结构各异。根据溶液在蒸发中流动情况大致可分为循环型和单程型两类。循环型蒸发器可分为循环式、悬筐式、外热式、列文式及强制循环式等；单程蒸发器包括升膜式、降膜式、升－降膜式及刮板式等。还可按膜式和非膜式给蒸发器分类。本设计采用了中央循环管式蒸发器，下面就其结构及特点作简要介绍。2.2.1中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器（如图2）又称标准蒸发器。其加热室由一垂直的加热管束（沸

6、腾管束）构成，管束中央有一根直径较大的管子叫做中央循环管，其截面积一般为加热管束截面积的40％～100％。加热管长一般为1～2m，直径25～75mm，长径比为20～40。其结构紧凑、制造方便、操作可靠，是大型工业生产中使用广泛且历史长久的一种蒸发器。至今在化工、轻工等行业中广泛被采用。但由于结构上的限制，其循环速度较低（一般在0.5m/s以下）；管内溶液组成始终接近完成液的组成，因而溶液的沸点高、有效温差小；设备的清洗和检修不够方便。其适用于结垢不严重、有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液。2.2.2强制循环蒸发器强制循环蒸发器（如图3）

7、是依靠外加力——循环泵使液体进行循环。它的加热室有卧式和立式两种结构，液体循环速度大小由泵调节，根据分离室循环料液进出口的位置不同，它又可以分为正循环强制蒸发器及逆循环强制蒸发器，循环料液进口位置在出口位置上部的称为正循环，反之为逆循环。逆循环强制蒸发器具有更多优点。液体在加热管内的循环流速通常在1.2-3.0米/秒范围之内（当悬液中晶粒多，所用管材硬度低，液体粘度较大时，选用低值），加热管可以是立式单程，立式双程，卧式单程，卧式双程，后两者设备总高较小但管子不易清洗且易磨损管壁。循环泵的扬程要与循环系统的阻力匹配，一般是流量大扬程低

8、。由于溶液温度接近沸点在泵的选型时要注意气蚀问题。强制循环蒸发器用于避免在加热面上沸腾的产品而形成结垢或产生结晶。为此，管中的流动速度必须高。当循环液体流过热交换器时被加热，然后在分离器的压力降低时部分蒸发，从而将液体冷