文档介绍：食品工程原理课程设计说明书
设计题目: 蔗糖水溶液二效蒸发装置的设计
设计者:
班级
姓名学号
指导教师:
设计成绩: 日期
目录
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蒸发及蒸发流程 3
蒸发操作的分类 3
蒸发操作的特点 4
蒸发操作的设备 4
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蒸发器的设计步骤 6
蒸发器的计算方法 6
: 6
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: 12
: 16
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: 19
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5. 蒸发装置的辅助设备 19
气液分离器 19
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泵的选型 20
参考文献 20
%(质量分率,下同)的蔗糖水溶液,拟经二效真空蒸发装置进行浓缩,要求成品浓度为49%,原料液温度为第一效沸点(60℃),加热蒸汽压力为500kPa(绝压),冷凝器为15kPa(绝压),日处理量为20000吨/年,日工作时间为24小时,试设计该蒸发过程。
假定采用中央循环管式蒸发器,双效并流进料,效间流动温差损失设为1K,第一效采用自然循环,传热系数为1200w/(m2·k),第二效采用强制循环,传热系数为800w/(m2·k),,各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出,并假设各效传热面积相等,忽略热损失。
蒸发及蒸发流程
蒸发是采用加热的方法,使含有不挥发性杂质(如盐类)的溶液沸腾,除去其中被汽化单位部分杂质,使溶液得以浓缩的单元操作过程。
蒸发操作广泛用于浓缩各种不挥发性物质的水溶液,是化工、医药、食品等工业中较为常见的单元操作。化工生产中蒸发主要用于以下几种目的:
1获得浓缩的溶液产品;
2、将溶液蒸发增浓后,冷却结晶,用以获得固体产品,如烧碱、抗生素、糖等产品;
3、脱除杂质,获得纯净的溶剂或半成品,如海水淡化。进行蒸发操作的设备叫做蒸发器。
蒸发器内要有足够的加热面积,使溶液受热沸腾。溶液在蒸发器内因各处密度的差异而形成某种循环流动,被浓缩到规定浓度后排出蒸发器外。蒸发器内备有足够的分离空间,以除去汽化的蒸汽夹带的雾沫和液滴,或装有适当形式的除沫器以除去液沫,排出的蒸汽如不再利用,应将其在冷凝器中加以冷凝。
蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法,通常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽,从溶液蒸发出来的蒸汽叫做而次蒸汽。
蒸发操作的分类
按操作的方式可以分为间歇式和连续式,工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。
按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发,若产生的二次蒸汽不加利用,直接经冷凝器冷凝后排出,这种操作称为单效蒸发。若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸气,并把若干个蒸发器串联组合使用,这种操作称为多效蒸发。多效蒸发中,二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用,提高了加热蒸汽的利用率。
按操作压力可以分为常压、加压或减压蒸发。真空蒸发有许多优点:
(1)、在低压下操作,溶液沸点较低,有利于提高蒸发的传热温度差,减小蒸发器的传热面积;
(2)、可以利用低压蒸气作为加热剂;
(3)、有利于对热敏性物料的蒸发;
(4)、操作温度低,热损失较小。
在加压蒸发中,所得到的二次蒸气温度较高,可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此,单效蒸发多为真空蒸发;多效蒸发的前效为加压或常压操作,而后效则在真空下操作。
蒸发操作的特点
从上述对蒸发过程的简单介绍可知,常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程,蒸发器也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比,蒸发操作又有如下特点:
⑴沸点升高蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质,在港台压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸气压低,使溶液的沸点高于纯溶液的沸点,这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸气温度一定的情况下,蒸发溶液时的传热温差必定小于加热唇溶剂的纯热温差,而且溶液的浓度越高,这种影响也越显著。
⑵物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性,例如有些物料在浓缩时可能析出晶体,或易于结垢;有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。如何根据物料的特性和工艺要求,选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发操作彼此必须要考虑的问题。
⑶节