食品工程原理課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-24 13:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 計(jì)采用的是中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 。結(jié)構(gòu)和原理：其下部的加熱室由垂直管束組成，中間由一根直徑較大的中央循環(huán)管。當(dāng)管內(nèi)液體被加熱沸騰時(shí)，中央循環(huán)管內(nèi)氣液混合物的平均密度較大；而其余加熱管內(nèi)氣液混合物的平均密度較小。在密度差的作用下，溶液由中央循環(huán)管下降，而由加熱管上升，做自然循環(huán)流動(dòng)。溶液的循環(huán)流動(dòng)提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，強(qiáng)化了蒸發(fā)過程。這種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，傳熱較好，操作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，有標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器之稱。加熱管的高度一般為1～2m；加熱管徑多為25～75mm之間。但實(shí)際上，由于結(jié)構(gòu)上的限制，～；蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度始終接近完成液濃度；清洗和維修也不夠方便。第二章 蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算21蒸發(fā)溶液濃度計(jì)算已知：進(jìn)料量F= 18000kg/h，質(zhì)量分率=11%，=46% 總蒸發(fā)水量 W=F(1—)=18000( 1－ )= ／h并流加料蒸發(fā)中無額外蒸汽引出,可設(shè):=1: 而 =+= kg/h 由以上三式可得 = 則 == =17％ = = =46％22 溶液沸點(diǎn)和有效溫度差的確定假設(shè)=60 kPa = 10kPa設(shè)各效間的壓強(qiáng)降相等，則總壓強(qiáng)差為： = =6010=50 kPa = ==50／2=25 kPa式中 各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸氣壓力之差，kPa； 第一次加熱蒸氣的壓強(qiáng)，kPa；末效冷凝器中的二次蒸氣的壓強(qiáng)，kPa。 各效間的壓強(qiáng)差可求得各效蒸發(fā)室的壓強(qiáng) 即 = =6025=35kPa ==10 kPa 由各效的二次蒸汽壓強(qiáng)從手冊(cè)中查得相應(yīng)的二次蒸汽溫度和汽化潛熱列與下表中:表21 二次蒸汽溫度和汽化潛熱數(shù)據(jù)表效數(shù)第一效第二效二次蒸汽壓強(qiáng)(kPa)3510二次蒸汽溫度 (℃)(即下一效加熱蒸汽溫度)二次蒸汽的汽化潛熱(即下一效加熱蒸汽的)多效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計(jì)算：有效總溫度差 式中 有效總溫度差，為各效有效溫度差之和，℃；第一效加熱蒸氣的溫度，℃；冷凝器操作壓強(qiáng)下二次蒸氣的飽和溫度，℃；總的溫度差損失，為各效溫度差損失之和，℃。 = ++式中 由于溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失，℃；由于蒸發(fā)器紅溶液的靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失，℃；由于管道流體阻力產(chǎn)生壓強(qiáng)降而引起的溫度差損失，℃。（１）各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失 將該溶液當(dāng)作蔗糖溶液處理: =f △a 其中△a△a2可由相應(yīng)的糖液濃度查的 X1=17%時(shí)，△a1= X2=46%時(shí)，△a2= 式中：——操作壓強(qiáng)下二次蒸汽的溫度，℃。 ——操作壓強(qiáng)下二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg = = 故1= f1△a1== 2= f2△a2==（2） 由于液柱靜壓力而引起的溫度損失 對(duì)于降膜式蒸發(fā)器，不存在由液柱靜壓力引起的溫度差損失，即，即Δ1＇＇=Δ2＇＇=0 （3）由流動(dòng)阻力引起的溫差損失Δ＇＇＇ 由于管路流動(dòng)阻力引起的損失 取經(jīng)驗(yàn)值1℃，即∑Δ1＇＇＇=Δ2＇＇＇=1℃，則∑Δ＇＇＇=∑Δ1＇＇＇+ Δ2＇＇＇=2℃綜合(1)(2)(3)步得蒸發(fā)裝置的總溫度損失∑Δ=∑Δ＇+∑Δ＇＇ + ∑Δ＇＇＇= + +0+2= ℃（４） 各效料液的溫度和有效總溫差由各效二次蒸氣壓力及溫度差損失Δi,即可根據(jù)下式估算各效料液的溫度各效溫度損失∑Δi=∑Δi＇+∑Δi＇＇ + ∑Δi＇＇＇得 ∑Δ1=Δ1＇+Δ1＇＇+Δ1＇＇＇= +1=℃∑Δ2=Δ2＇+Δ2＇＇+Δ2＇＇＇=+1 =2. 0305℃各效料液的溫度為 由ti=Ti＇+Δi t1=T1＇+Δ1=+=℃ t2=T2＇+Δ2=+2. 0305 =℃因有效溫度差 =(TsTk)由手冊(cè)查得60kPa飽和汽溫度為85. 6℃，所以=(TsTk)= (85. 6－) =℃23加熱蒸氣消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計(jì)算 由熱量衡算式:＇Qi=Diri=(Fcp0W1cpwW2cpw…Wn1cpw)(titi1)+Wi+其中Di一第i效加熱蒸氣量,Kg/hri—第i效加熱蒸汽的汽化潛熱,KＪ/Kg第i效二次蒸汽的汽化潛熱, KＪ/Kgcp0 —原料液的比熱容,KＪ/(Kg/℃)cpw—水的比熱容, KＪ/(Kg/℃)ti,ti1—分別為地i效和第i1效溶液的溫度(沸點(diǎn)), ℃—熱損失量,KJ由上式兩邊同時(shí)除以得: Wi=Diri/ +(Fcp0W1cpwW2cpw…Wn1cpw)(titi1)//去掉—/,乘以熱利用系數(shù)ηi，表示上式得:Wi=ηi［Diri/ +( Fcp0W1cpwW2cpw…Wn1cpw)(titi1)/ /］對(duì)于沸點(diǎn)進(jìn)料t0=t1,考慮到果汁溶液濃度濃縮熱影響，熱利用系數(shù)算式為=其中為第i效蒸發(fā)器中液料溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化. ( 1) 第Ⅰ效熱衡算式為W1=1(+)= …………………(a) ( 2) 第Ⅱ效熱衡算式為W2= = +…………………………………… (b) 又 W1+W2 =……………………………………… (c)聯(lián)解式(a)至(c),可得D1=W1= 24蒸發(fā)器傳熱面積估算, Qi=Diri Q1=D1r1== 106 WΔt1=T1 t1= =℃S1=== m2 同理：Q2=W1r2＇==106 WΔt2=T2 t2=T1＇－ t2=－=℃S2 === m2誤差為 1－=1－= ，誤差較大，應(yīng)調(diào)整各效有效溫差，使兩個(gè)個(gè)蒸發(fā)器的傳熱面積盡量相等。25重新分配各效的有效溫差S===290 m2重新分配有效溫差得Δt1＇===℃Δt2＇===℃26重復(fù)上述步驟（１） 計(jì)算各效料液的質(zhì)量分?jǐn)?shù) == =% =
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