1、1目录一 食品工程原理课程设计任务书 2(1)设计课题 2(2)设计条件 2(3).设计要求 2(4)、主要参考资料 2二 设计方案的确定 3三 设计计算 33.1.总蒸发水量 33.2.加热面积初算 3（1）估算各效浓度 3（2）沸点的初算 4（3）温度差的计算 4（4）计算两效蒸发水量 1W， 2及加热蒸汽消耗量 1D5（5）总传热系数 K 的计算 6（6）分配有效温度差，计算两效传热面积 83.3.重算两效传热面积 8（1）.第一次重算 83.4 计算结果 93.5 加热室 93.6.分离室 10四.简图 112008 级食品科学与工程专业一 食品工程原理课程设计任务书(1)设计课题：番
2、茄汁浓缩工艺装置的设计计算(2)设计条件：1处理物料（原料）量：1.4 万吨/年（约 2243kg/h）2.物料温度：253.原料固形物含量：9%（约为 9.0Brix）4.浓缩液固形物含量：36%5.原料最高许可温度：606.物料平均比热为 3.50 kj / kgK , 忽略浓缩热7.车间底层海拔高程为 20 m 冷凝水排除地沟水封液面海拔高程为 19.5 m 。(3).设计要求：1.设计一套（单效或双效）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、设计计算任务书、设计方案的确定、各系统的2设计计算及
3、设备选型、简略的技术经济分析、参考文献资料等。须打印） ；3.工艺布置简图一幅（可附在设计计算书上） ；4.注意收集、阅读参考资料，形成设计方案；5.提交日期：2011 年 6 月 17 日。(4)、主要参考资料夏清、陈常贵主编，姚玉英主审，化工原理,天津大学出版社，2005，1 华南理工大学化工原理教研组，化工过程及设备设计,华南理工大学出版社.1995化工设备的选择与工艺设计，中南工业大学出版社. 1992丛德滋等, 化工原理详解与应用, 化学工业出版社. 2002，7, 151-158张承翼 李春英，化工工程制图，化学工业出版社. 1997张桂昭，三效逆流加料蒸发器的设计，化工设计. 1
4、996（6）：6-10蒋迪清等，食品通用机械与设备，华南理工大学出版社，2001，7，111-13各类化学工程学报、期刊、化工设备手册及其化工机械设备产品广告二 设计方案的确定一对果汁进行浓缩的好处：1.减少包装、运输和贮藏的费用；2.防止腐败；3.改善口感。二.确定设计方案：考虑到高温会破坏果汁的品质，故采用真空低温蒸发来对番茄汁进行浓缩操作；由处理物料（原料）的性质及设计要求知，番茄汁黏度大、不易生泡沫，考虑到经济和效率问题，选用双效蒸发系统，根据设计要求，采用并流双效降膜式蒸发器蒸发。选用 5m 长321mm 的无缝不锈钢管作加热管。三 设计计算3.1.总蒸发水量 hkgXFW/5.21
5、687)3.09(24)1(03.2.加热面积初算（1）估算各效浓度:第一效蒸发后 101FX由经验公式： W： 21:1.1而 hkg/16821解得 03hkgW/812%.4X（2）沸点的初算查表：T=60时，P=19.923kpa；T=25 时， 2P=3.1684kpa设两效蒸汽压强相等 kpaP75.1684.392.11查的 时，沸点 .51wt； 2P时，沸点 8.24wt（3）温度差的计算将该溶液当作蔗糖溶液处理，有沸点的温度损失差为：第一效时： 3.0205)7(16.211 Taf.)3.5(02第二效时： 3.1245)7(016.22 Taf.)38.(016.7.对
6、于降膜式蒸发器，不存在由液柱静压力引起的温度差损失，即 0取管路引起的损失 121，则总的温度差损失为 02.15.7.有效总温差：18.3.240.621twTtm 效数 二次蒸汽压强（kpa） 二次蒸汽温度（） 二次蒸汽汽化热（kj/kg）1 11.546 52.3 20522 3.1684 24.8 2415（4）计算两效蒸发水量 1W， 2及加热蒸汽消耗量 1D由题意知溶液比热为 kgjC/5.30，查表得水的比热为 kgjCw/87.4 214作第一效热量衡算，得 1011)(rtFCDW因系沸点进料，故 0t，又因为热利用系数 X07.98其中 394.).814(7.9801所以
7、 1111 72.0253. DrDW-1同理作第二效热量衡算，得 210212 )( rtWCFrw-2其中 836.)436(07.982 所以 8316.02415)7.8().035()17.250.(116 W整理得 hkg/9081代入 1 式可得：D/46由 2 式可得： hkgW/71（5）总传热系数 K 的计算查表得不锈钢管的导热率为 kmw/17浓度 )(3)(spa14 1060 310736 1130 52第一效时： 36010.785.236042 dFu sm/2.8537010762.83R3e lilud6984156952e vi .45.0317Pr lpl
8、C由升膜蒸发器的管内沸腾传热系数 i的关联式有： )(PR)1283.( 25.0r34.0e9.023.0 lvvllvlii d )1072()130.6(.4687.5).( 355.903.023.0 2913饱和水蒸气的传热系数由下公式可求得： 4/1320)(.tLrg4/1532 )07.9568.(1. 07传热外表面的总传热系数 K 由下公式计算：iimdbK0011732.295721/(48mwK）第二效时：同理可得： 10495.130603.785. .98-24R2e ）（lilud.52e vi4.95.031Pr lplCu)(PR)283.( 2.0r34.0
9、e9.023.0 lvvllvlii d6)1072()130.(45.953110493.5)1283.( 3550.02. 64饱和水蒸气的传热系数由下公式可求得： 4/1320)(.1tLrg7896)5.2706498.5(. /153传热外表面的总传热系数 K 由下公式计算：iimdbK021130264173.789622/(490mw）（6）分配有效温度差，计算两效传热面积 7.9)5.(0.21 mt3268435 2111 .416047.9mtKrDtQS222 83.365W3.3.重算两效传热面积（1）.第一次重算由于两效传热面积相差太大，故应调整各效的有效温度差，并重
10、复上述计算步骤再算重新分配有效温度差 221 .173.2647.98mtS.2.16479t.38.32t校正各效沸点、蒸发水量和传热量因第二效完成液沸点不变，所以 8.24t第二效加热蒸汽温度为 13712t 第一效加热蒸汽温度 2.01T71480239.101 WFX由 和 T得第一效沸点 T=41.34 945.0)(7.9.1 1112 83.045DrD26)36(0.82 24158.3.)87.4.(415. 11 WWW解得：hkgD/390.87662/5122211 8.37615490362.mtKrS两效的传热面积比较接近，故不在重算3.4 计算结果1.加热面积留适
11、当的余量，故扩大 14，取 S=7.5 2蒸发器序号加热面积 2m蒸发水量 hkg/加热蒸汽消耗量 hkg/第一效第二效7.57.5156913161982总和 15 2885 19823.5 加热室选用 5m 长 321mm 的无缝不锈钢管作加热管1.传热管数目 n1603.457LdS加热管按正三角形排列，取管中心距为 70mm管束中心线上的管数为： 依据公式 btDi 2)4( 取 05.1d则加热器内径为： mi 395.1).(70取 mDi483.6.分离室取分离室高度为 mH0.2第一效蒸发：由附录查的 19.9kpa 压强蒸汽的密度为3/10.mkg，所以二次蒸汽的体积流量为sVs /5.913601. 3取允许的蒸发体积强度为 )(.2smVs因为 siHD24，故分离室直径为Vsi 1.905124.第二效蒸发：同理可得分离室直径为 mHVDsi .803.5124.6四.简图工艺流程9附细节图
