中央循环蒸发器的设计

食品工程原理课程设计书中央循环蒸发器的设计名称：学号：类别：x年x月x日食品工程原理课程设计责任书食品工程原理课程设计责任书2(1) .设计课题3(2) .设计条件3(3) .设计要求3(4) .设计意义3(五) .主要参考资料3二设计方案的决定43设计计算43.1 .总蒸发量43.2 .加热面积的初始计算4(1)估计各效果浓度4(2)沸点的初始计算5(3)温度差的计算5(4)计算两效蒸发水量和加热蒸汽消耗量6(5)总传热系数k的计算7(6)分配有效温差，计算传热面积9；3.3 .重新计算两效传热面积9(一) .初次重新计算93.4计算结果104 .概略图12(1) .设计课题：番茄汁浓缩工艺装置的设计计算(2) .设计条件：主题1 :番茄汁低温浓缩工艺装置的设计设计任务和操作条件产能： 3110公斤/小时原料固体成分含量： 10%浓缩要求：将固体物质的质量分数浓缩至36%液体添加温度： 25原料最高允许温度： 58浓缩液凝结后出口温度： 25加热介质： 100饱和蒸汽。材料的平均比热为3.50 kJ/(kgK )，忽略了浓缩热设计了双效中央循环蒸发系统，满足上述工艺要求。(3) .设计要求：1 .设计双效中央循环蒸发系统(满足上述工艺要求，包括材料液体输送系统、蒸发系统、冷凝水分离排除系统和真空系统)。2 .提出设计计算书的一部分，包括目录、设计计算书、设计方案的确定、各系统的设计计算和设备选型、简化的技术经济分析、参考文献资料等。 需要打印3 .技术配置图一张(可附在设计计算表上)。4 .注意收集、阅读参考资料，形成设计方案5 .提交日期： 2013年12月27日。(四) .设计的意义中央循环蒸发器是一种自然循环型蒸发器。 是在工业生产中被广泛应用、历史悠久的大型蒸发器，至今仍被化学工业、轻工业、环境保护等行业广泛采用。(五) .主要参考资料1 .夏清、陈常贵主编、姚玉英主审、化工原理、天津大学出版社、2005，1，12 .华南理工大学化工原理教育组，化工工艺和设备设计，华南理工大学出版社. 19953 .化工设备选择与技术设计，中南工业大学出版社. 19924 .丛德滋等，化工原理的详细和应用，化工出版社. 2002，7，151-1585 .张承翼李春英，化工图纸，化工出版社. 19976 .张桂昭，三效逆流进料蒸发器的设计，化工设计. 1996(6):6-107 .蒋迪清等，食品通用机械和设备，华南理工大学出版社，2001，7，111-138 .各类化工学报、期刊、化工设备手册及化工机械设备产品广告二设计方案的确定1 .浓缩果汁的好处：1 .减少包装、运输和储藏的费用2 .反腐败3 .改善口感。2 .确定设计方案考虑到高温会损害果汁质量，根据采用真空低温蒸发浓缩操作番茄汁的处理材料(原料)的性质和设计要求，考虑到番茄汁粘度高、不易出泡、经济和效率问题，选择双效中央循环蒸发系统，根据设计要求，采用双效中央循环蒸发器进行蒸发选用2m长383mm的无缝不锈钢管作为加热管。三设计计算3.1 .总蒸发量3.2 .加热面积的初期计算(1)估计各有效浓度：第1效果蒸发后经验公式：1:1.1然后呢能解开15.24% (临时15% )(2)沸点的初始计算表： T=100时，P=101.33kpa； T=25时，=3.1684kpa使两效蒸汽压相等调查时，沸点为； 、第二效果加热蒸汽=1=81.19(3)温度差的计算沸点上升：将该溶液作为蔗糖溶液处理时，有沸点的温度损失差第一个有效期：第二有效期：中央循环蒸发器、静压效应引起的温差损失：第1有效时： Pm1=第2效果时： Pm2=KPa表：时沸点=83.67时沸点=38.61流体阻力引起的压力下降引起的温度差取决于经验去取有效温度差：第一有效沸点82.19 0.18 1.48=83.85有效温差10083.85=16.15第二有效沸点26 0.50 12.61=39.11有效温差81.1939.11=42.08有效总温度差有效数二次蒸汽压力(kpa )二次蒸汽温度()汽化热(kj/kg )152.249282.192258.4 2301.723.7622262304.0 2432.7(四)计算两效蒸发水量和加热蒸汽消耗量；根据问题知道溶液的比热，调查水的比热第一有效热平衡计算得出其中所以呢-做同样的事情计算第二个有效的热平衡，得到-其中所以呢整理好代入公式根据公式得出(5)总传热系数k的计算对不锈钢管的热传导率进行了调查浓度15%1029.236%1153.6第一效果：定性温度在湍流层中流动中央循环蒸发器管内沸腾传热系数的关联式如下饱和水蒸气的传热系数用下式求出4864传热外表面的总传热系数k由下式计算)第二效果：定性温度你可以说同样的话在层流层中流动中央循环蒸发器管内沸腾传热系数的关联式如下饱和水蒸气的传热系数用下式求出3650.8传热外表面的总传热系数k由下式计算)(6)分配有效温差，计算传热面积；3.3 .重新计算两效传热面积(一) .初次重新计算各效果完成液浓度根据先前计算出的蒸发量重新计算各效果完成液浓度由于第2效果引起的溶液沸点和温度差损失不随冷凝液压的强度和完成液浓度而变化，因此第2效果中的各种温度差损失和溶液沸点与上次计算结果相同，为：t2=39.112=0.50、2”=12.61和2=1由于再分配后的第二有效温度差t 2计算为40.5，因此第二有效加热蒸汽温度如下T2=t2 t2=39.11 40.5=79.61第1有效溶液沸点及温度差损失静压及流体阻力损失引起的温度差损失可以看作与最初的计算相同的：1”=1.48 和1=1第一效果二次蒸汽温度为：t1=T21=79.611=80.61根据x1=0.1553及T1=80.61、r1=2301 kJ/kg则(不变)第一有效溶液沸点为：t1=t111=80.610.1761.48=82.27总有效温差因各种温差损失而无变化，因此总有效温差保持在58.23。焓平衡计算整理好传热面积两种效果的传热面积非常接近，平均面积为30.4m23.4计算结果w1=1108.81千克/小时，w2=1137.29千克/小时W=2246.1 kg/h、D1=1428.1 kg/h和S=30.4 m24蒸发器主要工艺尺寸的计算加热管选型及管数初步估计：由于加热管固定在管板上，因此考虑到管板厚度所占的传热面积，计算n时的管长用(L-0.1)m蒸发器的加热管选用2m长38*2.5mm无缝钢管。可根据加热管的规格和长度预估所需管数n(根)循环管的选择：我们选择的中央循环管式蒸发器的循环管截面积优选为加热管总截面积的40%100%。 加热管的总截面积可以用n来计算。 循环管内径用D1表示，加热时对于加热面积小的蒸发器，应该采取大的百分比。 所选管道的直径为：136条。 循环管管长与加热管管长相同为2 m。确定加热室的直径和加热管的数量：加热管在管板上的排列方式为三角形排列、正方形排列、同心圆排列。 根据我们的数据表进行比较，选择了三角形的排列公式。管心间距离t为相邻的两管中心线之间的距离，t一般为加热管外径的1.251.5倍，现在热交换器设计中管心间距离的数据已标准化，只要决定管的规格，对应的管心间距离就一定。 我们选择的设计中心的距离如下所示管束中心射线管数：初步估计加热室内的路径如下去取则：选择查找台加热室外壳内径700mm壁厚10mm分离室直径和高度的确定二次蒸汽平均密度二次蒸汽平均流量二次蒸汽平均体积流量取得蒸汽速度u=45 m/s蒸汽管径分离室直径是D=3 d=3 0.238=0.714 m只要条件允许，分离室的直径尽可能与加热室相同，结构简单。中央循环蒸发器的选择D=710mm H=1.8D=1278mm选择D=700mm H=1300mm确定交接尺寸：1、溶液进出口：如第一有效溶液流量最大，各有效设备尺寸一致，则根据第一有效溶液流量确定接收管。 流体的流速为0.8m/s。采用38X2.5mm规格的气管。2、加热蒸汽入口和二次蒸汽出口：各效应结构尺寸一致的二次蒸汽体积流量在各效应中应采用较大者。 采集流体流速为50m/s采用了600mm 10mm规格的气管。3、冷凝水出口：冷凝水的排放一般为液体的自然流动，管径应由各效应加热蒸汽消耗量大者决定。 流体的流速为0.1m/s采用72 X 3mm规格的气管。蒸发装置的辅助设备1 .气液分离器蒸发操作时，在二次蒸汽中夹入大量的液体，在分离室中得到了初步的分离，但为了防止损失，为了防止污染有用的产品和冷凝液，设置气液分离器，收集雾中的液体，从二次蒸汽中分离出来，需要气液分离器和除泡器。 其类型很多，我们选择惯性式除泡器，利用带有液滴的二次蒸汽突然改变运动方向时，液滴在惯性作用下从蒸汽中分离出来。 流体的流速为25m/s惯性式分离器主要尺寸可以由D0=D1的关系决定D1:D2:D3=1: 1.5:2h=d3h=0.40.5d 1D0-二次蒸汽管径，mD1-除泡器内管直径，mD2-除泡器外管直径，mD3-除泡器壳体直径，mH-除泡器总高度，mh-除泡器内管顶部与器顶部的距离，mD1=837 mm D2=1256 mmd3=1674 MMH=1674 MMH=400 mm选择二次蒸汽流出管除雾器内管：除雾器盖管：2 .蒸汽冷凝器(多孔板式)蒸汽冷凝器的作用是用冷却水冷凝二次蒸汽。 二次蒸汽有价值的产品回收或严重污染冷却水时，采用隔壁式冷却器。 二次蒸汽为水蒸汽不需要回收时，可以使用直接接触式冷凝器。 二次蒸汽与冷凝水直接接触进行热交换，冷凝效果好，未被广泛采用。 目前采用多孔板式蒸汽冷凝器设v=20m/s设D=900mm3 .过程计算汇总表有效数12冷凝器加热蒸汽温度()82.192625操作压力Pi/(KPa )52.24923.76223.7622溶液沸点ti83.8539.11完成液浓度(% )1536蒸发水量Wi Kg/h1108.811137.29产生蒸汽量D Kg/