4902-真空浓缩设备的设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4902-真空浓缩设备的设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,真空,浓缩,设备,装备,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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食品工程原理课程设计 - 0 - 大学 真空浓缩毕业 设计说明书 任务名称： 真空浓缩设备 的设计 设计人： 指导教师： 班级组别： 设计时间： 绩 : 食品工程原理课程设计 - 1 - 目 录 1、 设计说明书 2 2、 设计方案的确定 3 3、 方案说明 4 4、 物料衡算 5 5、 热量衡算 5 6、 工艺尺寸计算 9 7、 附属设备尺寸计算 15 8、 主要技术参数 17 9、 计算结果汇总 17 10、 设备流程及装备图 18 11、参考文献 21 食品工程原理课程设计 - 2 - 设计说明书 一、 题目 : 蒸发器的设计 设计 进料 为 2 吨 /小时的 单 效真空浓缩装置，用于浓缩 天然乳胶 的生产。已知进料浓度为 30%，成品浓度为 60%， 蒸发器 真空度为 热蒸汽的 压力为 二、 原始数据： 1、 原料： 浓度为 30%的 天然乳胶 2、 产品： 浓度为 60%的 天然乳胶 3、 生产能力： 进料 量 二 吨每小时， 一天工作 10 个小时 4、 热源： 加热蒸汽为 饱和水蒸汽 ， 压力为 5、 压力条件： 蒸发器 为 真空度 三 、设计要求内容： 1、浓缩方案的确定：蒸发器的型式、蒸发操作流程、蒸发器的效数等。 2、蒸发工艺的计算：进料量、蒸发水量、蒸发消耗量、 传热面积等。 3、蒸发器结构的计算：加热室尺寸、 加 热管尺寸及排列、蒸发室尺寸、接管尺 寸等。 4、附属设备的计算：冷凝器、真空系统 的选用 5、流程图及装配图绘制 四 设计要求 1、 设计说明书一份； 2、设计结果一览表；蒸发器主要结构尺寸和计算结果及设备选型情况等； 3、 蒸发器流程图和装配图 食品工程原理课程设计 - 3 - 设计方案的确定 1. 蒸发器的确定： 选用 降膜式 蒸发器。 在降膜式蒸发器内，溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，液膜传热热阻较小，即使在较低的传热温度差(如 5 10 )下，传热系数也较大。由于溶液不循环，在蒸发器中的停留时间短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发。而且，整个溶液的浓度，也不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，故由于溶液蒸汽压降低所引起的温度差损失就相对小些。此外，因是膜状流动，故液柱静压强引起的温度差损失可以略去不计。所以在相同操作条件下，这种蒸发器的有效温度差较大。由于蒸发管很长，料液沸腾时所生成的泡沫极易在管壁上因受热而破裂，因此降膜蒸发器又适用于蒸发易生成泡沫的料液，同时也适用于蒸发粘度较大的料液。 因为天然乳胶粘度大，又是 热敏性物料 ， 所以 选择 降膜式 蒸发器。 另外降膜式蒸发器的造价相对于其他蒸发器相对较低。 所以综合考虑后选择 降膜式 蒸发器 。 2. 蒸发器的效数： 单效真空蒸发。 虽然知道双效比单效节能，但是 天然乳胶 必须在低温条件下生产，为了保证质量只得选用单效。 对于天然乳胶这种热敏性较高的物料，采用真空蒸发降低沸点是有必要的。 3. 操作压力： 直接饱和蒸汽加热， 压力为 。 4. 辅助设备：冷凝器用水喷式冷凝器 ；惯性捕集器 食品工程原理课程设计 - 4 - 方案说明 1. 本 流程采用直接蒸汽加热， 单 效 降膜式 蒸发器 蒸发。 使用 25水作为冷却剂，冷凝水出口温度为 40。 2. 设备流程： 1）物料 ： 天然乳胶 通过预热管 预 热，然后 由顶部 液体分布器均匀 进入加热管内 ，由上而下靠自身重力拉成薄膜状，通过壳层的热源使其内部水分产生蒸发。料液聚集到倾斜的底部， 与 蒸发产生的二次蒸汽一起进入分离 室 。 蒸汽从顶部经捕集器净化后吸出，浓缩液流由分离室底部流出， 由分离 室 出来的物料浓度达到所要求 60。 2） 加热蒸汽： 效蒸发与其预热管内物料的热能由蒸汽供给。 一 效二次蒸汽全部进入水喷式冷凝器冷却。 3）本流程采用直接蒸汽加热， 单效降膜式 蒸发器。使用 25水作为冷却剂，冷凝水出口温度为 40。真空蒸发的条件：不断供给热量；要维持 天然乳胶 的沸腾，需要不断供给热量。必须顺速排除二次蒸汽；如不及时排除二次蒸汽，又会凝结成水回到 天然乳胶 中去。本操作中将二次蒸汽引入 冷凝器冷却。 （ 一 ） 物料衡算 食品工程原理课程设计 - 5 - 1、 蒸发水量的计算 : 每小时处理量： 1（常用化工单元设备设计 153 页 4 1 0 0 0)60301(2 0 0 0)1(10 式中0F 原料处理量， kg/h； 进蒸发器料液的浓度，质量百分比； 出 蒸发器料夜的浓度，质量百分比 ； W 水分蒸发量 kg/h； 2、成品产量 ： 000000 kg/h 日处理量： 每天 10小时： 2000 10=20 吨 /日 （ 二 ） 热量衡算 1. 有关参数 （ 1） 总蒸发量： 1000 kg/h （ 2） 进料 ： 1x =30% 1T =110 出料： 2x =60% 2T =95 （ 3） 真空度分配： 蒸发器 ： 1P =0 5 得此压力下饱和蒸汽温度 1T =95） 来自食品工程原理 841 页饱和水蒸汽表 二次蒸汽的热参数值如下表 压力 (T( ) 比焓 (KJ/汽化潜热 (效加热蒸汽 0P=105 0T=110 0i=效二次蒸汽 1P =105 1T =95 1i = =、 加热蒸汽消耗量的计算 加热蒸汽用量可通过热量衡算求得 （查 食品工程原理 719 页 11 食品工程原理课程设计 - 6 - h 10 )( 式中： H 加热蒸汽的焓， kJ/ H 二次蒸汽的焓， kJ/ 原料液的焓， kJ/ 完成液的焓， kJ/ 加热室排出冷凝液的焓， kJ/h ; Q 蒸发器的热负荷或传热速率， kJ/h ; 热损失，可取 kJ/ 若原料由预热器加热至沸点后进料（沸点进料），即 t0=不计热损失，则式可写为： 或 式中： D/W 称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的利用程度，也称蒸汽的经济性。 r 故 由本书查附录 得： 当 P= )时， T=110， r=2232kJ/ 5空度 )时， 95 r 2270.9 kJ/ kg/h 232 95 . 0 000 D 食品工程原理课程设计 - 7 - 3.、 传 热面积的确定 （查 食品工程原 理 721 页） 蒸发器传热量： 2 3 9 0 2 4 92 2 3 7 0 有效温度差： 1595110 各类蒸发器传热系数（食品工程原理 蒸发器型式 传热系数 K（ w/ k） 蒸发器型式 传热系数 K（ w/ k） 水平沉浸加热式 6002,300 升膜式 1,2006,000 标准式（自然循环） 6003,000 降膜式 1,2003,500 标准式（强制循环） 1,2006,000 悬筐式 6003,000 外加 热室式（自然循环） 1,2006,000 蛇管式 3502,300 外加热室式（强制循环） 1,2007,000 通过上表按经验数据取： 降膜式 21 /3 5 0 0 蒸发器 加热面积 ： 0 02 3 9 0 2 4 9S （三）工艺尺寸计 算 1、加热器的尺寸 根据常用化工单元设备设计 162、 164 页， 采用 38 锈钢管，管长 L=4 m 根） 式中 S 传热面积， 2m ； 0d 加热管直径， m； L 管子长度， m 。 取管间距为 d 的同心圆排列 ： 同心圆数 根数 同心圆直径 0709 . 1 1000 W D 食品工程原理课程设计 - 8 - 1 6 2 12 2 3 18 3 4 25 4 5 31 52D 45 6 37 6 在 一根 200央抽气管， 所以排列总管数为 130 根。 蒸发室 加热面积： 2I 0S m 加热室壳体直径的计算： 1 式中 D 壳体直径， m； t 管间距， m； b 沿直径方向排列的管子数 e 最外层管中心到壳体内壁的距离，取 管子在管板上的排列间距 ： 中心排列管子数： 1226b （根） 内径 根据常用化工单元设备设计 163 页 取外壳壁厚 =10径 1H 将外径圆整到 700、 蒸发室直径的确定 蒸发室 ：36004 0111m （参考化工设计第 19 卷第 5 期 1991 年10 月 25 日） 式中 1W 蒸发水量 kg/h 食品工程原理课程设计 - 9 - 1V 二次蒸汽比体积 3 0 二次蒸汽上升速度 查食品工程原理 841 页 饱和水蒸气表 并用计算得 95饱和水蒸汽的密度31 /5039.0 3 1 311 310 0 0 0 取 3、蒸发室的截面积 F=42d 蒸发室： = 4、 蒸发室的高度 根据常用化工单元设 备设计 163 页 取蒸发室高径比 H/D=2 蒸发室 ： 22 11 5、循环管尺寸 上循环管直径取 1 下循环管直径 取 22 式中 加热管内径； n 加热管根数。 6、 连接管直径的确定 1、加热蒸汽进口管径 食品工程原理课程设计 - 10 - 式中 ： 进口管截面积， 3600 m m 加热蒸汽的比容， m3/据加热蒸汽压力为 由食品工程原理饱和水蒸汽表查得 3/8254.0 1/ 由食品工厂机械与设备得：加热蒸汽进口压力为 3 大气压，取饱和蒸汽的速度为 30 米 /秒，蒸汽进口压力为 1 大气压，取饱和蒸汽的速度为 25 米 /秒，故本题加热蒸汽进口压力为 饱和蒸汽的速度为 秒。 m 饱和蒸汽速度， s 故 mF m md m 1 3 2 1 3 8 由食品工程原理 整后选用 40，壁厚 内截面积为 201347.0 m 所以实际饱和加热蒸汽的速度： 0 00 1 3 4 1 1 7 03 6 0 01 2、二次蒸汽出口的管径： 二次蒸汽出口的温度为 95 ，由食品工程原理 841页饱和水蒸汽表查得 3/5039.0 m /9 8 4 3 1 3 由食品工厂机械与设备在减压真空状态下，管的出口处二次蒸汽速度为100 160米 /秒， 取 00m/s 所以 1136004品工程原理课程设计 - 11 - = =整后选用 91 ，壁厚 内截面积为 200528.0 m 的普通无缝钢管 7、 分离室直径与高度的确定 分离室的直径与高度取决于分离室的体积，而分离室的体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。 (参考多效蒸发的设计 分离室体积 3 6 0 0 * *式中 kg/h; Kg/ m3*s); 即每立方米分离室体积每秒产生的二次蒸汽量。一般用允许值为 U=.5 m3*s) 根据由蒸发器工艺计算中得到的二次蒸汽量，再从蒸发体积强度 可由上式算出分离室的体积。 确定了分离室的体积，其高度与直径符合2*4V D H关系，确定高度与直径应考虑一下原则： （ 1）分离室的高度与直径之比 H/D=12。 （ 2） 在条 件允许的情况下，分离室的直径尽量与加热室相同，这样可使结构简单制造方便。 （ 3）高度和直径都适于施工现场的安放。现取分离室中 U= m3*s）； 6 0 0 7 03 6 0 0 。 H=2m， D=1m 附属设备尺寸计算 食品工程原理课程设计 - 12 - 选用 水喷射式真空 冷凝器 冷凝器选用 水喷射式真空 冷凝器，它由喷射器和离心水泵组成，又称水力喷射器，兼有冷凝及抽真空两种作用。 水喷射式真空冷凝器的主要优点： (1)兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配置真空装置。 (2)结构简单，造价低廉，冷凝器本身没有机械运 转部分，不要经常检修。 (3)适用于抽吸腐蚀性气体。 (4)安装高度较低，与浓缩锅的二次蒸汽排出管水平方向直接连接即可。 其工作原理是利用高压水流，通过喷嘴喷出，聚合在一个焦点上，由于喷射的水流速度较高，在周围形成负压区，水流经扩散管增压排出，而在负压区可以不断地吸入二次蒸汽，经导向盘与冷却水接触，冷凝后一起排出。 取冷凝水进口温度：1t=25 出口温度：2t= 40 冷凝水消耗量： () t t （食品工 程原理课程设计指导 1 )2540(070 D 二次蒸汽量 (kg/h) r 二次蒸汽潜热 (J/ 冷却水进口温度 (K) 冷却水出口温度 (K) C 冷却水的比热 (J K) （ 由 食品工程原理 查得 ） 喷嘴数计算 由 蒸发过程设计 到，设 气室为 1 个大气压，水室 大气压，喷嘴直径 d=15量系数 =通过一个喷嘴的水流量 0 2pq f g 故 q=4 3600 食品工程原理课程设计 - 13 - =m3/h) 喷嘴数 N=） 取整数为 N=2个 捕集器 选用惯性捕集器，其作用是防止蒸发过程形成的细微液滴被二次蒸汽带出，对汽液进行分离，以减少物料的 损失，同时避免污染管道及其他蒸发器的加热。捕集器的型式很多，可分为惯性型和离心型等类型。 主要技术参数 食品工程原理课程设计 - 14 - 计算结果汇总表 料液处理量， kg/h 2000 蒸发水量 ,kg/h 1000 产品产量 , kg/h 1000 蒸汽用量 , kg/h 凝水用量， kg/h 39960 蒸发器直径 ,m 发器传热面积 , 发器高度 ,m 热管尺寸 , 4000L 上循环管直径， m 循环管直径， m 热蒸汽进口管径， 40 二次蒸汽的出口管径， 9 分布器 旋液式 捕集器 惯性捕集器 冷凝器 水喷式冷凝器 设备流程及装备图 机组号 项目 蒸发器 进料浓度 25% 进料温度 50 进料量 kg/h 2000 二次蒸汽压力 汽温度 110 出料浓度 60% 出料量 kg/h 1000 食品工程原理课程设计 - 15 - （ 一 ）设备流程图 16182110 101217131114354615987顺流式双效真空降膜浓缩设备流程图1 - 平 衡 槽 2 - 冷 凝 水 泵 3 - 二 效 蒸 发 器 4 - 一 效 蒸 发 器 5 - 杀 菌 器 6 - 保 温 管7 - 物 料 泵 8 冷 凝 水 泵 9 - 出 料 泵 1 0 - 酸 、 碱 洗 涤 液 贮 存 槽 1 1 - 热 压 泵 1 2 - 冷 却 水 泵1 3 - 水 力 喷 射 器 1 4 - 物 料 预 热 器 1 5 - 水 箱 1 6 - 分 气 缸 1 7 - 回 流 阀 1 8 - 出 料 阀（二）一效蒸发器简图 食品工程原理课程设计 - 16 - 加热蒸汽，冷凝水出口真空压力表接头物料入口加热蒸汽入口物料出口二次蒸汽物料出口接分离器加热蒸汽冷凝水出口下不凝气体出口真空压力表接头物料出口加热蒸汽入口物料入口上不凝气体出口物料入口1413121110987654321一效蒸发器简图1 ： 1 2 0陈海光 2 0 0 6 . 1指导者 日期 比例 备注设计者梁福宜(470)(1810)(600)3008180（6470）121021801234567891011121314171516食品工程原理课程设计 - 17 - （ 三 ） 惯性捕集器 5612437821332(2)(1)132参考文献 食品工程原理课程设计 - 18 - （ 1）乳品技术装备 武建新主编 北京：中国轻工业出版社， 2000 年 1 月 （ 2）乳粉 郭本恒主 编 北京：化工工业 出版社 , 2003 年 9 月 （ 3）食品工程原理 李云飞，葛克山主编 北京：中国农业大学出版社， 2004 年 8 月第 2 版 （ 4）化工单元过程及设备课程设计 匡国柱、史启才编 化学工业出版社， 2001。 （ 5）食品工厂机械与设备 无锡轻工业学院，天津轻工业学院编， 北京： 中国轻工业出版社， 1981 年 2 月第 1 版 （ 6）食品工程原理课程设计指导 要求： 1. 完成二维总装配图、部件图及主要零件图设计及关键部件三维实体设计； 主要技术参数 计算结果汇总表 料液处理量， kg/h 2000 蒸发水量 ,kg/h 1000 产品产量 , kg/h 1000 蒸汽用量 , kg/h 凝水用量， kg/h 39960 蒸发器直径 ,m 发器传热面积 , 发器高度 ,m 热管尺寸 , 4000L 上循环管直径， m 循环管直径， m 热蒸汽进口管径， 40 （ 壁厚 二次蒸汽的出口管径， 9 壁厚 分布器 旋液式 捕集器 惯性捕集器 冷凝器 水喷式 冷凝器 分离室高度 2m 分离室直径 1m 机组号 项目 蒸发器 进料浓度 25% 进料温度 50 进料量 kg/h 2000 二次蒸汽压力 汽温度 110 出料浓度 60% 出料量 kg/h 1000 （加热管用同心圆排列方式） 取管间距为 d 的同心圆排列： 同心圆数 根数 同心圆直径 1 6 2 12 2 3 18 3 4 25 4 5 31 52D 45 6 37 6 在 间的管板内，加一根 200央抽气管， 所以排列总管数为 130 根。蒸发室加热面积： 2I 0S m 加热室壳体直径的计算： 1 式中 D 壳体直径， m； t 管间距， m； b 沿直径方向排列的管子数 e 最外层管中心到壳体内壁的距离，取 管子在管板上的排列间距： 中心排列管子数： 1226b （根） 内径 根据常用化工单元设备设计 163 页 取外壳壁厚 =10径 1H 将外径圆整到 700简图参考（只是参考，下面的数据对不上的） 加热蒸汽，冷凝水出口真空压力表接头物料入口加热蒸汽入口物料出口二次蒸汽物料出口接分离器加热蒸汽冷凝水出口下不凝气体出口真空压力表接头物料出口加热蒸汽入口物料入口上不凝气体出口物料入口1413121110987654321一效蒸发器简图1 ： 1 2 0陈海光 2 0 0 6 . 1指导者 日期 比例 备注设计者梁福宜(470)(1810)(600)3008180（6470）121021801234567891011121314171516真空浓缩设备的 设计 说明书 - 0 - 大学 真空浓缩毕业 设计说明书 任务名称： 真空浓缩设备 的设计 设计人： 指导教师： 班级组别： 设计时间： 绩 : 目 录 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 1 - 1、 设计说明书 2 2、 设计方案的确定 3 3、 方案说明 4 4、 物料衡算 5 5、 热量衡算 5 6、 工艺尺寸计算 9 7、 附属设备尺寸计算 15 8、 主要技术参数 17 9、 计算结果汇总 17 10、 设备流程及装备图 18 11、参考文献 21 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 2 - 第 1 章 真空浓缩装置 设计 进料 为 2吨 /小时的 单 效真空浓缩装置，用于浓缩 天然乳胶 的生产。已知进料浓度为30%，成品浓度为 60%， 蒸发器 真空度为 热蒸汽的 压力为 1、 原料： 浓度为 30%的 天然乳胶 2、 产品： 浓度为 60%的 天然乳胶 3、 生产能力： 进料 量 二 吨每小时， 一天工作 10 个小时 4、 热源： 加热蒸汽为 饱和水蒸汽 ， 压力为 5、 压力条件： 蒸发器 为 真空度 计要求内容： 1、浓缩方案的确定：蒸发器的型式、蒸发操作流程、蒸发器的效数等。 2、蒸发工艺的计算：进料量、蒸发水量 、蒸发消耗量、 传热面积等。 3、蒸发器结构的计算：加热室尺寸、 加 热管尺寸及排列、蒸发室尺寸、接管尺 寸等。 4、附属设备的计算：冷凝器、真空系统 的选用 5、流程图及装配图绘制 1、 设计说明书一份； 2、设计结果一览表；蒸发器主要结构尺寸和计算结果及设备选型情况等； 3、 蒸发器流程图和装配图 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 3 - 第 2 章 设计方案的确定 发器的确定 选用 降膜式 蒸发器。 在降膜式蒸发器内，溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，液膜传热热阻较小，即使在较低的传热温度差 (如 5 10 )下，传热系数也较大。由于溶液不循环，在蒸发器中的停留时间短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发。而且，整个溶液的浓度，也不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，故由于溶液蒸汽压降低所引起的温度差损失就相对小些。此外，因是膜状流动，故液柱静压强引起的温度差损失可以略去不计。所以在相同操作条件下，这种蒸发器的有效温度差较大。由于蒸发管很长，料液沸腾时所生成的泡沫极易在管壁上因受热而破裂，因此降膜蒸发器又适用于蒸发易生成泡沫的料液，同时也适用于蒸发粘度较大的料液。 因为天然乳胶粘度大，又是 热敏性物料 ， 所以 选择 降膜式 蒸发 器。 另外降膜式蒸发器的造价相对于其他蒸发器相对较低。 所以综合考虑后选择 降膜式 蒸发器 。 1. 蒸发器的效数： 单效真空蒸发。 虽然知道双效比单效节能，但是 天然乳胶 必须在低温条件下生产，为了保证质量只得选用单效。 对于天然乳胶这种热敏性较高的物料，采用真空蒸发降低沸点是有必要的。 2. 操作压力： 直接饱和蒸汽加热， 压力为 。 3. 辅助设备：冷凝器用水喷式冷凝器 ；惯性捕集器 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 4 - 第 3 章 方案说明 本 流程采用直接蒸汽加热， 单 效 降膜式 蒸发器 蒸发。 使用 25水作为冷却剂，冷凝水出口温度为 40。 1）物料： 天然乳胶 通过预热管 预 热，然后 由顶部 液体分布器均匀 进入加热管 内 ，由上而下靠自身重力拉成薄膜状，通过壳层的热源使其内部水分产生蒸发。 料液聚集到倾斜的底部， 与蒸发产生的二次蒸汽一起进入分离 室 。 蒸汽从顶部经捕集器净化后吸出，浓缩液流由分离室底部流出， 由分离 室 出来的物料浓度达到所要求 60。 2） 加热蒸汽： 效蒸发与其预热管内物料的热能由蒸汽供给。 一 效二次蒸汽全部进入水喷式冷凝器冷却。 3）本流程采用直接蒸汽加热， 单效降膜式 蒸发器。使用 25水作为冷却剂，冷凝水出口温度为 40。真空蒸发的条件：不断供 给热量；要维持 天然乳胶 的沸腾，需要不断供给热量。必须顺速排除二次蒸汽；如不及时排除二次蒸汽，又会凝结成水回到 天然乳胶 中去。本操作中将二次蒸汽引入 冷凝器冷却。 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 5 - 第 4 章 物料衡算 发水量的计算 : 每小时处理量： 1（常用化工单元设备设计 153 页 4 1 0 0 0)60301(2 0 0 0)1(10 式中0F 原料处理量， kg/h； 进蒸发器料液的浓度，质量 百分比； 出蒸发器料夜的浓度，质量百分比 ； W 水分蒸发量 kg/h； 000000 kg/h 日处理量： 每天 10小时： 2000 10=20 吨 /日 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 6 - 第 5 章 热量衡算 关参数 （ 1） 总蒸发量： 1000 kg/h （ 2） 进料 ： 1x =30% 1T =110 出料： 2x =60% 2T =95 （ 3） 真空度分配： 蒸发器 ： 1P =0 5 得此压力下饱和蒸汽温度 1T =95） 来自食品工程原理 841 页饱和水蒸汽表 二次蒸汽的热参数值如下表 压力 (T( ) 比焓 (KJ/汽化潜热 (效加热蒸汽 0P=105 0T=110 0i=效二次蒸汽 1P =105 1T =95 1i = =加热蒸汽用量可通过热量衡算求得 （查 食品工程原理 719 页 11 h 10 )( 式中： H 加热蒸汽的焓， kJ/ H 二次蒸汽的焓， kJ/ 原料液的焓， kJ/ 完成液的焓， kJ/ 加热室排出冷凝液的焓， kJ/h ; Q 蒸发器的热负荷或传热速率， kJ/h ; 热损失，可取 kJ/ 若原料由预热器加热至沸点后进料（沸点进料），即 t0=不计热损失，则式可写为： 或 式中： D/W 称 为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的利用程度，也真空浓缩设备的 设计 说明书 - 7 - 称蒸汽的经济性。 r 故 由本书查附录 得： 当 P= )时， T=110， r=2232kJ/ 5空度 )时， 95 r 2270.9 kJ/ kg/h 面积的确定 （查 食品工程原理 721 页） 蒸发器传热量： 2 3 9 0 2 4 92 2 3 7 0 有效温度差： 1595110 各类蒸发器传热系数（食品工程原理 蒸发器型式 传热系数 K（ w/ k） 蒸发器型式 传热系数 K（ w/ k） 水平沉浸加热式 6002,300 升膜式 1,2006,000 标准式（自然循环） 6003,000 降膜式 1,2003,500 标准式（强制循环） 1,2006,000 悬筐式 6003,000 外加热室式（自然循环） 1,2006,000 蛇管式 3502,300 外加热室式（强制循环） 1,2007,000 通过上表按经验数据取： 降膜式 21 /3 5 0 0 蒸发器 加热面积 ： 0 02 3 9 0 2 4 9S 232 95 . 0 000 D 0709 . 1 1000 W D 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 8 - 第 6 章 工艺尺寸计算 根据常用化工单元设备设计 162、 164 页， 采用 38 锈钢管，管长 L=4 m 根） 式中 S 传热面积， 2m ； 0d 加热管直径， m； L 管子长度， m 。 取管间距为 d 的同心圆排列 ： 同心圆数 根数 同心圆直径 1 6 2 12 2 3 18 3 4 25 4 5 31 52D 45 6 37 6 在 一根 200央抽气管， 所以排列总管数为 130 根。 蒸发室 加热面积： 2I 0S m 加热室壳体直径的计算： 1 式中 D 壳体直径， m； t 管间距， m； b 沿直径方向排列的管子数 e 最外层管中心到壳体内壁的距离，取 管子在管板上的排列间距 ： 中心排列管子数： 1226b （根） 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 9 - 内径 根据常用化工单元设备设计 163 页 取外壳壁厚 =10径 1H 将外径圆整到 700直径的确定 蒸发室 ：36004 0111m （参考化工设计第 19 卷第 5 期 1991 年 10 月 25 日） 式中 1W 蒸发水量 kg/h 1V 二次蒸汽比体积 3 0 二次蒸汽上升速度 查食品工程原理 841 页 饱和水蒸气表 并用计算得 95饱和水蒸汽的密度 31 /5039.0 3 1 311 310 0 0 0 取 发室的截面积 F=42d 蒸发室： = 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 10 - 根据常用化工单元设备设计 163 页 取蒸发室高径比 H/D=2 蒸发室 ： 22 11 上循环管直径取 1 下循环管直径 取 22 式中 加热管内径； n 加热管根数。 1、加热蒸汽进口管径 式 中 ： 进口管截面积， 3600 m m 加热蒸汽的比容， m3/据加热蒸汽压力为 由食品工程原理饱和水蒸汽表查得3/8254.0 1/ 由食品工厂机械与设备得：加热蒸汽进口压力为 3 大气压，取饱和蒸汽的速度为 30 米 /秒，蒸汽进口压力为 1 大气压，取饱和蒸汽的速度为 25 米 /秒，饱和蒸汽的速度为 秒。 m 饱和蒸汽速度， s 故 mF m md m 1 3 2 1 3 8 由食品工程原理 整后选用 40，壁厚 内截面积为201347.0 m 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 11 - 所以实际饱和加热蒸汽的速度： 0 00 1 3 4 1 1 7 03 6 0 01 2、二次蒸 汽出口的管径： 二次蒸汽出口的温度为 95 ，由食品工程原理 841 页饱和水蒸汽表查得3/5039.0 m /9 8 4 3 1 3 由食品工厂机械与设备在减压真空状态下，管的出口处二次蒸汽速度为 100 160米 /秒， 取 00m/s 所以 1136004 =整后选用 91 ，壁厚 内截面积为 200528.0 m 的普通无缝钢管 分离室的直径与高度取决于分离室的体积，而分离室的体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。 (参考多效蒸发的设计 分离室体积 3 6 0 0 * *式中 kg/h; Kg/ m3*s); 即每立方米分离室体积每秒产生的二次蒸汽量。一般用允许值为 U=.5 m3*s) 根据由蒸发器工艺计算中得到的二次蒸汽量，再从蒸发体积强度 可由上式算出分离室的体积。 确定了分离室的体积，其高度与直径符合2*4V D H关系，确定高度与直径应考虑一下原则： （ 1）分离室的高度与直径之比 H/D=12。 （ 2） 在条件允许的情况下，分离室的直径 尽量与加热室相同，这样可使结构简单制造方便。 （ 3）高度和直径都适于施工现场的安放。现取分离室中 U= m3*s）； 6 0 0 7 03 6 0 0 。 H=2m， D=1m 真空浓缩设备的 设计 说明书 - 12 - 第 7 章 附属设备尺寸计算 喷射式真空 冷凝器 冷凝器选用 水喷射式真空 冷凝器，它由喷射器和离心水泵组成，又称水力喷射器，兼有冷凝及抽真空两种作用。 水喷射式真空冷凝器的主要优点： (1)兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配置真空装置。 (2)结构简单，造价低廉，冷凝器本身没有机械运转部分，不要经常检修。 (3)适 用于抽吸腐蚀性气体。 (4)安装高度较低，与浓缩锅的二次蒸汽排出管水平方向直接连接即可。 其工作原理是利用高压水流，通过喷嘴喷出，聚合在一个焦点上，由于喷射的水流速度较高，在周围形成负压区，水流经扩散管增压排出，而在负压区可以不断地吸入二次蒸汽，经导向盘与冷却水接触，冷凝后一起排出。 取冷凝水进口温度：1t=25 出口温度：2t= 40 冷凝水消耗量： () t t （食品工程原理课程设计指导 1 )2540(070 D 二次蒸汽量 (kg/h) r 二次蒸汽潜热 (J/ 冷却水进口温度 (K) 冷却水出口温度 (K) C 冷却水的比热 (J K) （ 由 食品工程原理 查得 ） 由 蒸发过程设计 到，设 气室为 1
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