【文章內(nèi)容簡介】 K1=1440w/m2k2. 二效總傳熱系數(shù)K2：31%蘋果汁料液： 污垢熱阻：103 ρ=1370 熱導(dǎo)率: 粘度:103 管外傳熱系數(shù)：5200 Pr=240 流速：12計算管內(nèi)對流傳熱系數(shù)α2Re=dupμ=12103=93400Re10000 Nu==548α2=λNu/d=1830w/㎡k1K2=1α1+Rs1+bλ1d1dm+Rs2d1d2+1α2d1d2K2=1120w/m2k 雙效的沸點(diǎn)升高計算 令：105pa,其飽和溫度T1s=120℃ 105pa，其飽和溫度T2s=54℃ 且沸點(diǎn)升高△39。認(rèn)為與壓力無關(guān)，并按△39。=+ △39。1=+=+=℃ △39。2=+=+=℃ 總有效溫差 ?t=T1sT2s?39。 =12054(+) =℃ 估計各有效蒸發(fā)器的有效溫差： ?t1=1K11K1+1K2?t=℃ ?t2=1K11K1+1K2?t=℃ 由于進(jìn)入第一效的物料是地獄沸點(diǎn)的冷料，為提高原料的溫度，需要加入更多熱量。多以調(diào)整各效有效溫差，即提高?t1同時降低?t2。令 ?t1=27℃， ?t2=30℃ =T1=T1s?t1 T1=120270 =93℃ △39。1=℃,所以進(jìn)入二效加熱室蒸汽的飽和溫度 T2s=t1△39。1=℃ t2=T2=T2s?t2=℃ T3s=T3?t3=得出雙效蒸發(fā)器的溫度分布如下： 第一效 第二效 冷凝器 120℃ ℃ ℃ 93℃ ℃ 首先計算每一效中溶液的比熱，忽略濃縮熱效應(yīng)。按照Cp=進(jìn)料F: C0==?k第一效溶液L1：C1== kJ/kg?k第二效溶液L2：C2== kJ/kg?k以0℃為基準(zhǔn)，各蒸汽流的焓計算如下：第一效：t1=T1=120℃ T2s=℃ △39。1=℃ T1s=120℃ 二次蒸汽焓H1=H2+℃的焓 H1=2510+=2512kJ/kg H1sh1s=2600480=1800kJ/kg第二效： t2=T2=℃ △39。2=℃ T3s=℃ H2= H3s+=2232kJ/kg H1 h2s=2132kJ/kg 焓衡算中所用蒸汽和蘋果汁流量如下： W1=F L1 W2= L1 L2 以0℃為基準(zhǔn)，對每一效進(jìn)行焓衡算：對第一效：FC0t0+DH1sh1s= L1C1t1+W1H1對第二效：L1C1t1+W1H1c‘T2s=L2C2t2+W2H2代入數(shù)據(jù)，得： 1800D+2171L1=107 4023L12057L2=107 L2=21950kg/h D=21079kg/h L1=42880kg/h 與初始值比較接近，故假設(shè)成立。 Q1=D(H1sh1) Q1=210791800=107w Q2=W1H1c‘T2s=2132=105w 傳熱面積A1=Q1K1?t1=1240m2 傳熱面積A2=Q2K1?t1=1090m2 求得的面積相差較大，需對有效溫差進(jìn)行校正。 平均傳熱面積 A=A1?t1+A2?t2?t =124027+1090 =1100m2 對有效溫差進(jìn)行校正 ?t‘1=A1A?t1=1240110027=℃ ?t‘2=A2A?t2=1090110030=℃ ∑?t’=℃ ∑?t’=℃比原來?t=℃℃, ∑?t’偏小偏于安全，雙效換熱器中新的溫度分布如下： 第一效 第二效 冷凝器 120℃ ℃ ℃ ℃ ℃由于溫度變化很小，生蒸汽量和各效蒸發(fā)量仍與前面計算相同，重新計算得各效傳熱面積為 A1=1120m2 A2=1118m2兩效傳熱面積相符度很好，可選取比1120m2稍大的換熱器。根據(jù)上面計算，可初步選順流式雙效降膜真空濃縮設(shè)備，為了設(shè)備型號的選擇，進(jìn)行蒸發(fā)室參數(shù)計算。 d=式中: D—二次蒸汽流量，kg/h V0—二次蒸汽比體積，m3/kg D= V=Dα δ0 p0 式中：α—修正系數(shù)， δ0二次蒸汽密度， p0—干蒸汽的蒸發(fā)體積強(qiáng)度，m3/m3h,取4600 V=322m3 H=4Vπd2= 滅菌系統(tǒng)設(shè)備的工藝衡算蘋果汁經(jīng)過濃縮處理后，進(jìn)行高溫滅菌，既能保證滅菌徹底，并能保護(hù)營養(yǎng)成分。項目蘋果汁水蒸汽進(jìn)口溫度/℃50140滅菌溫度/℃95密度/(kg?m3)1280比熱/(kJ?kg1?℃1)粘度/(Pa?s)103106導(dǎo)熱系數(shù)/(w?m1?℃1)高溫滅菌設(shè)備主要是由換熱器、雙套預(yù)熱盤管、冷卻降溫盤管、進(jìn)料泵等組成。根據(jù)實(shí)習(xí)過程中查閱的數(shù)據(jù)，蘋果汁經(jīng)濃縮并進(jìn)入滅菌設(shè)備之前就可以達(dá)到50℃，然后進(jìn)入滅菌室進(jìn)行滅菌。下面對熱交換器各條件進(jìn)行衡算：進(jìn)料量ms2=247。8h=165kg/h 熱流量及平均溫差熱交換器采用逆流熱交換方式，由140℃水蒸汽將濃縮蘋果汁由50℃加熱到95℃，并在95℃保持10s以達(dá)到滅菌的目的。按蘋果汁加熱所需計算換熱器的熱流量： Q=ms2Cp2(t2t1) Q=1659590=3465kJ/h Q=ms2Cp2t2t1=ms1Cp1(T2T1) T2=T1Qmp1Cp1=4000=℃計算逆流平均溫差?tm：水蒸汽 140℃ ℃蘋果汁 95℃ 50℃溫差 ?t1=45℃ ?t2=℃ ?t‘m=?t1?t2ln?t1/?t2=℃ ?tm=?t‘mφ φ= ?tm=45℃所需傳熱面積為： A=QK?tm=244m2為了便于安裝，換熱器設(shè)置為兩個，每個傳熱面積為： A0=A2=122m2一臺傳熱器進(jìn)料量：ms239。=ms22=兩流體溫差較大，同時蘋果汁易產(chǎn)生污垢，不宜采用板式換熱器進(jìn)行滅菌作業(yè)，而是采用管式熱交換器。水蒸汽溫度高，走管程可以減少熱損失，蘋果汁粘度加大，當(dāng)裝有折流板時，走殼程可以在較低的Re下達(dá)到湍流，有利于提高殼程一側(cè)的給熱系數(shù)。管內(nèi)水蒸氣粘度較小，管內(nèi)流速取u=5m/s設(shè)所需單管數(shù)為n，采用?25mm，管內(nèi)體積流量為： Vi=nπ4303600 Vi=2103m3/h解得n=44根，傳熱面積：A=nπd0l39。=122 單程管長：l39。=12250π=22m選6m長的管，四管程，一臺熱交換器的總管長為444=176根。初選管式換熱器基本參數(shù)如表所示：項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)殼徑D(DN)600m管尺寸?25mm管程數(shù)Np(N)4管長(L)6m管數(shù)n188管排列方式正方形斜角45度中心排管數(shù)nc10管芯距32mm管程流通面積s1傳熱面積A流速 ui=υi3600Si=35m/s Rei=diuiρiμi=105取管絕對粗糙度ε=，得相對粗糙度ε/d_1 =，λi=管內(nèi)阻力損失 ?pi=λild1u2iρi2=3601pa回彎阻力損失 ?pi=3u2iρi2=總損失 ?pl=(?pi+?pr)FtNsNp ?pl=3. 殼程：取折流板間距h=計算截面積 S0=hDn0d0=流速