番茄汁浓缩工艺装置的设计

目录一 食品工程原理课程设计任务书2(1)设计课题2(2)设计条件2(3).设计要求2(4)、主要参考资料2二 设计方案的确定3三 设计计算33.1.总蒸发水量33.2.加热面积初算3（1）估算各效浓度3（2）沸点的初算4（3）温度差的计算4（4）计算两效蒸发水量，及加热蒸汽消耗量5（5）总传热系数K的计算6（6）分配有效温度差，计算两效传热面积83.3.重算两效传热面积8（1）.第一次重算83.4 计算结果93.5 加热室93.6.分离室10四.简图11 2008级食品科学与工程专业一 食品工程原理课程设计任务书(1)设计课题：番茄汁浓缩工艺装置的设计计算(2)设计条件：1处理物料（原料）量：1.4万吨/年（约2243kg/h）2.物料温度：253.原料固形物含量：9%（约为9.0Brix）4.浓缩液固形物含量：36%5.原料最高许可温度：606.物料平均比热为 3.50 kj / kgK , 忽略浓缩热7.车间底层海拔高程为 20 m 冷凝水排除地沟水封液面海拔高程为 19.5 m 。(3).设计要求：1.设计一套（单效或双效）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：2011年6月17日。(4)、主要参考资料夏清、陈常贵主编，姚玉英主审，化工原理,天津大学出版社，2005，1 华南理工大学化工原理教研组，化工过程及设备设计,华南理工大学出版社.1995化工设备的选择与工艺设计，中南工业大学出版社. 1992丛德滋等, 化工原理详解与应用, 化学工业出版社. 2002，7, 151-158张承翼 李春英，化工工程制图，化学工业出版社. 1997张桂昭，三效逆流加料蒸发器的设计，化工设计. 1996（6）：6-10蒋迪清等，食品通用机械与设备，华南理工大学出版社，2001，7，111-13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5m长321mm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 解得 （2）沸点的初算查表：T=60时，P=19.923kpa；T=25时，=3.1684kpa设两效蒸汽压强相等查的时，沸点；时，沸点（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，则总的温度差损失为有效总温差： 效数二次蒸汽压强（kpa）二次蒸汽温度（）二次蒸汽汽化热（kj/kg）111.54652.3205223.168424.82415（4）计算两效蒸发水量，及加热蒸汽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，得因系沸点进料，故，又因为热利用系数其中所以-1同理作第二效热量衡算，得-2其中所以 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141060361130第一效时：由升膜蒸发器的管内沸腾传热系数的关联式有：饱和水蒸气的传热系数由下公式可求得：传热外表面的总传热系数K由下公式计算： ）第二效时：同理可得： 饱和水蒸气的传热系数由下公式可求得：传热外表面的总传热系数K由下公式计算： ）（6）分配有效温度差，计算两效传热面积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，所以第二效加热蒸汽温度为第一效加热蒸汽温度由和得第一效沸点=41.34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14，取S=7.5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7.57.5156913161982总5 加热室选用5m长321mm的无缝不锈钢管作加热管1.传热管数目加热管按正三角形排列，取管中心距为70mm管束中心线上的管数为：依据公式 取则加热器内径为