食品工程原理桃汁低温浓缩双效升膜蒸发器设计.docVIP

食品工程原理 课程设计 题 目： 桃汁低温浓缩双效升膜蒸发器设计 姓 名： 学 号： 学 院： 食品科技学院 专业班级： 指导教师： 设计成绩： 中国·武汉 2016 年 12 月 课程设计任务书 (1)．设计课题：桃汁低温浓缩双效升膜式蒸发器装置的设计 (2)．设计条件： 设计任务及操作条件 原料固形物含量：10% 浓缩要求：使固形物质量分数浓缩至% 料液加入温度：25℃ 原料最高许可温度：58℃ 浓缩液经冷凝后出口温度25℃ 加热介质：100℃的饱和水蒸汽。 物料平均比热为3.50 kJ/(kg·K)，忽略浓缩热 试设计 (3).设计要求： 1.设计一套双效升膜蒸发系统（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、设计任务书、设计方案简介、工艺流程草图及说明、工艺计算及主体设备设计、辅助设备的计算及选型、设计结果概要或设计一览表、对本设计的评述、设备简图、参考文献等。须打印）； 3.注意收集、阅读参考资料，形成设计方案； (4).设计意义 蒸发可以除去桃汁中的大量水分，减少包装、贮藏和运输费用。蒸发还能提高桃汁的糖分浓度，增加桃汁的耐贮藏性。 选用升膜蒸发，果汁在器内经过一次加热、汽化、分离过程，不打循环，在器内停留时间短，这对热敏性的桃汁是有利的。 蒸发操作是一个能耗大的过程。采用多效蒸发是降低能耗的最有效方法。随着效数的增加，总蒸发量相同时所需新鲜蒸汽量减少，操作费用降低；但效数越多，设备费用越高，而且随着效数的增加，所节约的新鲜蒸汽量越来越少。因此本次设计效数选为双效。 本次设计选择的蒸发流程为并流加料，此种加料方式前效压强较后效高，料液可借此压差自动地流向后一效而无需泵输送。同时，由于前效中溶液的沸点比后效高，当料液进入后效时会产生自蒸发，且桃汁浓度依效序增加，高浓度桃汁处于较低温度时对热敏性的桃汁是有利的。 目录 一、设计方案简介 4 二、工艺流程草图 4 2.1 桃汁浓缩流程 4 2.2 蒸发器工艺草图 5 三、工艺计算及主体设备设计 5 3.1 总蒸发水量 5 3.2 加热面积初算 5 （1）估算各效浓度 5 （2）沸点的初算 5 （3）温度差的计算 6 （4）计算两效蒸发水量，及加热蒸汽的消耗量 7 （5）总传热系数K的计算 8 (6)分配有效温度差，计算传热面积 10 3.3 重算两效传热面积 10 3.4 计算结果 11 3.5蒸发器主要工艺尺寸的计算 11 （1）加热室 11 （2）分离室 12 四、计算结果汇总表 13 五、设计评述 13 六、附图 14 七、参考文献 14 本设计是关于桃汁浓缩双效升膜蒸发，桃汁浓缩主要意义在于减少包装、运输和贮藏的费用，防止腐败，改善口感。桃汁是热敏性物料，遇热极易发生分解、聚合、氧化等变质反应，造成经济上重大损失，浓缩液经冷凝后出口温度25℃，尽可能的避免物料的损失。由被处理物料的性质及设计要求知，桃汁黏度大、不易生泡沫，考虑到经济和效率问题，采用并流双效降膜式蒸发器蒸发。 本设计为达到桃汁浓缩的目的，对生产工艺的各项参数进行计算，确定了工艺所需的总蒸发水量、总传热面积、总传热系数、蒸发器主要工艺尺寸等参数，以此来确定浓缩工艺中机器的工艺要求。 二、工艺流程草图 2.1 桃汁浓缩流程 ↓ ↓ ↓ ↓ → ↓ 2.2 蒸发器工艺草图 三、工艺计算及主体设备设计 3.1 总蒸发水量 式中F—原料处理量，kg/h； ——进Ⅰ效蒸发器料液的浓度，质量百分比； ——出Ⅱ效蒸发器料夜的浓度，质量百分比； ——水分蒸发量kg/h； 3.2 加热面积初算 （1）估算各效浓度 有经验公式： 得： Ⅰ效二次蒸汽浓度 (暂取15%) 其中，V1——第Ⅰ效的蒸发量，kg/h V2——第Ⅱ效的蒸发量，kg/h （2）沸点的初算 查表T=100℃时，p=101.33kpa;T=25℃时， =3.1684kpa 设两效蒸汽压强相等， 查得假设效间流动温差损失为1℃ 蒸 汽 压力P/kPa 温度T/℃ 汽化热/（kJ·kg-1) Ⅰ效加热蒸汽 101.33 100 2258.4 Ⅰ效二次蒸汽 52.2492 82.19 2301.7 Ⅱ效加热蒸汽 50.0 81.19 2304.0 Ⅱ效二次蒸汽 3.7622 26 2432.7 进冷凝器蒸汽 3.1684 25 2435.0 （3）温度差的计算 ①各效由于沸点升高而引起的温度差损失 根据各效的二次