食 品 工 程 原 理 课 件 第六章 传热应用课件.ppt

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1、欢迎进入本学期食工原理课程食品工程原理PrincipleofFoodEngineering海南大学食品学院食品科学与工程系林　向　东2013.03(2)第六章以传热为特征的单元操作内容与要求1、学习以热量传递为主要特征的蒸发、结晶、冷冻、冷冻浓缩、热杀菌等单元操作的基本原理和方法、设备结构及特性、工艺设计及计算。2、明确基本概念，掌握蒸发、冷冻、结晶、冷冻浓缩原理及主要过程，熟悉蒸发、冷冻的主要方法、设备工作原理和工艺计算；建立传热经济性的概念和应用；了解热杀菌的基本理论。书中内容：第七章——制冷与冷冻P306～343第八章——蒸发P344～

2、373书外内容：结晶；冷冻浓缩；冷却；热杀菌引言：1.基本概念2.相互关系3.内容简析前三章所述的输送、混合和分离属动量传递。对溶液、混合气体等均相体系无法直接分离。因仅用速度差、密度差、离心力、介质拦截等手段不能使混溶体系中的各组分进行分离，故须引入其它方法。即用热力产生各部分的状态差异。本章节：蒸发、结晶、冷冻浓缩，冷冻、热杀菌——传热为共同特征。上述单元操作的共同特征是传热,且蒸发、结晶、冷冻浓缩是利用均相体系间的平衡关系实现分离的。而冷冻是结晶、冷冻浓缩的操作条件。共同特点是浓缩（目的物质和非目的物质）。热杀菌仅考虑单纯的传热。浓缩—

3、—从均相溶液中去除部分溶剂的单元操作。是溶质与溶剂部分分离的过程。又分为平衡浓缩和非平衡浓缩两种方法。蒸发——利用溶质与溶剂在挥发度上的差异，通过加入热量使溶剂气化，而将溶质浓度提高的单元操作。结晶——从均相体系（蒸气、溶液、熔融体）中析出固态晶体的单元操作。冷冻浓缩——利用溶液中溶剂在其凝固点时液、固相的平衡关系使溶剂析出分离的单元操作。关系1：冷冻浓缩的程度要求在一定的溶液浓度范围内随温度下降时溶剂才可能成为固态被析出，即溶液浓度须小于低共熔浓度。否则成为过饱和溶液，溶质将随温度下降析出，即为结晶。关系2：一般结晶操作前处理工序之一是加热

4、使溶液中的溶剂发生气化，增加溶质浓度，使溶液达到过饱和状态。故蒸发与结晶关系密切。关系3：冷冻是通过降低物料温度使其特性发生变化，是冷冻浓缩、结晶的工具；以产品贮运加工和保藏为目的，是食品工业中近几十年来发展最快的行业之一，被视为食品工程中最重要的单元操作之一。精馏、萃取、浸提、吸附、离子交换也涉及传热但主要属于均相物系间物质的传递过程，归入质量传递范畴。膜分离是对均相体系中物质分离的新技术，一般归入传质范畴，它属于非平衡浓缩，是用半透性膜选择性的分离溶质和溶剂的过程。均相分离操作只是部分分离。主要依靠加热或冷却来完成。如蒸发570%,冷冻浓

5、缩540%；结晶后的液体仍含有一定浓度的溶质。过程可能涉及热敏性、能耗等问题。蒸发操作原理、特点，工艺计算；单效蒸发工艺流程及设备原理；多效蒸发流程及计算。本节重点与难点§1蒸　　　发§1蒸　　发一、概　述1、蒸发——使含有不挥发性溶质溶液中的溶剂受热气化、分离而提高溶质浓度的单元操作。食品工程中的蒸发特指除去溶液中水分的操作。原理：通过向溶液中溶剂提供使其发生相态变化的汽化热,r(kJ/kg)使溶剂分子受热挥发而与溶质分离。溶剂分离的量和速率受供热量和供热速率的影响。2、蒸发的基本流程两个过程，一是加热使水分气化挥发，二是冷却使蒸气冷凝去除

6、。前者在蒸发器中进行，后者在冷凝器中完成。不凝气体设备条件：有足够的蒸发空间，足够的加热面积，溶液沸腾，可内部循环，足够的分离空间，具冷凝装置，浓缩物在规定的浓度时排出，能连续和稳定的工作。应用：获得浓缩溶液，利于包装、保藏、运输；去除杂质，制取纯净溶剂；为冷冻浓缩和结晶提供分离的基本条件；喷雾干燥的重要工序。3、蒸发的操作方法1）常压蒸发和减压蒸发：减压蒸发优点：①使溶液沸点降低，加大平均温度差；②适于处理热敏性高的物料；③系统热损失少。缺点：传热系数小，动力耗能较大。减压蒸发的冷凝器必须放在高处，依靠尾管中的水柱平衡其内外的压力差，故称为

7、气压式冷凝器barometriccondenser。其尾管称为大气腿。这类冷凝器中水流不是从喷嘴喷射，而是通过隔板或挡板向下淋洒，故亦称为隔板式或淋洒式冷凝器。2）单效蒸发和多效蒸发蒸发过程根据二次蒸气是否再用作另一蒸发器的加热蒸气而分为单效和多效蒸发。3、蒸发的操作方法热蒸气浓缩液料液3、蒸发的操作方法3）间歇蒸发和连续蒸发间歇蒸发可分为一次性进一次性出；一次加够料液，加热时不加料，浓度和沸点随蒸发过程不断升高。连续进料一次性出；加热时同时加料，保持料液面不变，但蒸发器中溶液的浓度和沸点随时间不断增大。间歇式特点：溶液浓度和沸点随时间而变化

8、，且传热温度差和传热系数也随时间而变化，是非稳态过程。连续蒸发是连续进料和出料，蒸发器中液面和压力不变，蒸发器内各处浓度与温度不随时间而变化，属稳态过程。4、多效蒸