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食品工程原理
课程设计说明书
单效降膜式蒸发器的设计
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前言


单效蒸发工艺计算

:
H——加热蒸汽的焓，kJ/kg;
H' 二次蒸汽的焓，kJ/kg;
h
0 原料液的焓，kJ/kg;
h
1——完成液的焓，kJ/kg;
h
c 加热室排除冷凝液的焓，kJ/kg;
Q——蒸发器的热负荷或传热速率，kJ/kg;
Ql——热损失，可取Q的某一百分数，kJ;
%,匕——分别为原料、完成液的比热，kJ(/kg. °C).
考虑溶液浓缩不大，将H'取‘1下饱和蒸汽的焓，则
D = FC&-,) + W： + Ql
r
s
式中r, rv ---分别为加热蒸汽和二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg.
不计热量损失，则
D= FC0(‘i 一‘0)+ 忻=31624*2355 + 42735、*(6° -25) = ,g/龙 r
s
蒸发器的传热面积的计算
传热面积方程为
式中Q---换热热流量，W。 K----传热系数，W/ (m2- C).
也-传热温度差，C S——传热面积，m2
Q = Dr = **10 3 / 3600 = *107W s
At =
降膜式蒸发器的总传热系数为1200〜3500 W/ (m2. C)，取K=2000 W/ ()
c Q
S = -^-
K At
m
*107
2000*
=124(m 2)
为安全计取 s=124*=146m2
计算结果列表：
加热蒸汽温度(°C)

操作压强P./ (KPa)
500
溶液沸点t. (C)
60
完成液浓度(％)
50
蒸发水量W. (Kg/h)
31624
生蒸汽量D (Kg/h)

传热面积S. (m2)
146
三、蒸发器工艺尺寸计算
我们选取的单效外热式循环管式蒸发器的计算方法如下。
加热管的选择和管数的初步估计
蒸发器的加热管通常选用38*。
〜2m，但也有选用2m以上的管子。管子长度的选择应根据溶液结垢 后的难以程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑，易结垢和易起泡沫溶液的蒸发易选 用短管。根据我们的设计任务和溶液性质，我们选用以下的管子。
可根据经验我们选取：L=3m，' 57 X
146
可以根据加热管的规格与长度初步估计所需的管子数n’，
n' = = = 281(根)
兀 d0(L-) x57 x10-3x(3 -)
式中:
S----蒸发器的传热面积，m2，由前面的工艺计算决定(优化后的面积);
d0----加热管外径，m；
L---加热管长度，m；
因加热管固定在管板上，考虑管板厚度所占据的传热面积，则计算n’时的管长应用(L-)
m.
复核总传热系数
。桃汁的粘度取七=*10-3Pa - S
M F 42735 ,Q/1
= = =384 日 冗dn^ **281**10 -3*3600
L i L
加热室直径及加热管数目的确定
加热室的内径取决于加热管和循环管的规格、数目及在管板撒谎能够的排列方式。
加热管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圆排列。根据我们的数据表加 以比较我们选用三角形排列式。
管心距t为相邻两管中心线之间的距离，t 〜，目前在换热器 设计中，管心距的数据已经标准化，只要确定管子规格，相应的管心距则是定值。我们选用的设 计管心距是：t = 70mm
加热室内径和加热管数采用作图法，亦可采用计算的方法。以三角形排列说明计算过程。
一根管子在管板上按正三角形排列时所占据的管板面积：
F = 12sina = 2
式中：a=60； t--管心距，m;
当加热管数为n时，在管板上占据的总面积
广 nF 281x x (70 x 10- 3)2 …
F =——mp = =
中
式中：F1--管数为n时在管板上占据的总面积，
9一管板利用系数，9=-09
当循环管直径为D］时，在管板上占据的总面积为
F =兀(巳 + 2t)2 = (530x 10-3 + 2x70x10-3) = 0352m2