齐齐哈尔大学
蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器
题目蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器
学院机电工程学院
专业班级过控133
学生姓名戴蒙龙
指导教师张宏斌
成绩
2016年 12月 20日
目录
摘要............................................................ I II Absract............................................................ I V 第1章蒸发器的概述. (1)
1.1蒸发器的简介 (1)
1.2蒸发器的分类 (1)
1.3蒸发器的类型及特点、 (2)
1.4蒸发器的维护 (5)
第2章蒸发器的确定 (6)
2.1 设计题目 (6)
2.2 设计条件： (6)
2.3 设计要求： (6)
2.4 设计方案的确定 (6)
第3章换热面积计算 (7)
3.1.进料量 (8)
3.2.加热面积初算 (8)
3.2.1估算各效浓度: (8)
3.2.2沸点的初算 (8)
3.2.3计算两效蒸发水量，及加热蒸汽的消耗量 (9)
3.3.重算两效传热面积 (11)
3.3.1.第一次重算 (11)
第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算 (12)
4.1加热室 (13)
4.2分离室 (13)
4.3其他工件尺寸 (14)
第5章强度校核 (15)
5.1 筒体 (15)
5.2前端管箱 (16)
参考文献 (19)
致谢 (21)
蒸发就是采用加热的方法，使溶液中的发挥性溶剂在沸腾状态下部分气化并将其移除，从而提高溶液浓度的一种单元操作，蒸发操作是一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。蒸发设备称为蒸发器，蒸发操作的热源，一般为饱和蒸汽。蒸发在操作广泛应于化学、轻工、食品、制药等工业中。工业上被蒸发处理的溶液大多数为水溶液。本次设计的装置为蒸发水量为2000降膜蒸发器，浓缩物质为牛奶。降膜蒸发器除适用于热敏性溶液外，还可用于蒸发浓度较高的液体。
关键词：蒸发；换热；高效；使用广泛
Evaporation is by heating method, the solution of solvent play in boiling state of partially gasified and removed, thereby improving a unit operation concentration, evaporation is a volatile solvent solution and volatile solute separation. Evaporation equipment called evaporator, evaporative operation of the heat source, generally saturated steam. Evaporation is widely used in chemical, light industry, food and pharmaceutical industries. Most of the industrial evaporation solutions are aqueous solutions. The design of the device for evaporation of water is 2000kg / h evaporator, condensed matter for milk. Falling film evaporator is suitable for heat sensitive solution, but also can be used for high concentration liquid evaporation.
Key words:Evaporation;Heat transfer;Highly active;Widely used
第1章蒸发器的概述
1.1蒸发器的简介
蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝“液”体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，“气”化吸热，达到制冷的效果。蒸发器主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化；蒸发室使气液两相完全分离。加热室中产生的蒸气带有大量液沫，到了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身凝聚或除沫器等的作用得以与蒸气分离。蒸发器按操作压力分常压、加压和减压3种。按溶液在蒸发器中的运动状况分有：①循环型。沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面，如中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式和强制循环式等。②单程型。沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面，不作循环流动，即行排出浓缩液，如升膜式、降膜式、搅拌薄膜式和离心薄膜式等。③直接接触型。加热介质与溶液直接接触传热，如浸没燃烧式蒸发器。蒸发装置在操作过程中，要消耗大量加热蒸汽，为节省加热蒸汽，可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。蒸发就是用加热的方法，将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况，使部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。工业生产中应用蒸发操作有以下几种场合：1．浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品，例如电解烧碱液的浓缩，食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等2．同时浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等3．为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。
总之，在化学工业、食品工业、制药等工业中，蒸发操作被广泛应用。
1.2蒸发器的分类
1．按蒸发方式分：
自然蒸发：即溶液在低于沸点温度下蒸发，如海水晒盐，这种情况下，因溶剂仅在溶液表面汽化，溶剂汽化速率低。
沸腾蒸发：将溶液加热至沸点，使之在沸腾状态下蒸发。工业上的蒸发操作基本上皆是此类。
2．按加热方式分：
直接热源加热它是将燃料与空气混合，使其燃烧产生的高温火焰和烟气经喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中来加热溶液、使溶剂汽化的蒸发过程。
间接热源加热容器间壁传给被蒸发的溶液。即在间壁式换热器中进行的传
热过程。
3．按操作压力分：
可分为常压、加压和减压（真空）蒸发操作。很显然，对于热敏性物料，如抗生素溶液、果汁等应在减压下进行。而高粘度物料就应采用加压高温热源加热（如导热油、熔盐等）进行蒸发
4．按效数分：
可分为单效与多效蒸发。若蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用，称为单效蒸发。若将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽，并将多个蒸发器串联，此蒸发过程即为多效蒸发。
1.3蒸发器的类型及特点、
常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中停留的情况，大致可分为循环型和单程型两大类。
一、循环性蒸发器
这一类型的蒸发器，溶液都在蒸发器中作循环流动。由于引起循环的原因不同，又可分为自然循环和强制循环两类。
1.中央循环管式蒸发器。它的加热室由垂直管束组成，中间有一根直径很大的中央循环管，其余管径较小的加热管称为沸腾管。由于中央循环管较大，其单位体积溶液占有的传热面，比沸腾管内单位溶液所占有的要小，即中央循环管和其它加热管内溶液受热程度不同，从而沸腾管内的汽液混合物的密度要比中央循环管中溶液的密度小，加之上升蒸汽的向上的抽吸作用，会使蒸发器中的溶液形成由中央循环管下降、由沸腾管上升的循环流动。这种循环，主要是由溶液的密度差引起，故称为自然循环。这种作用有利于蒸发器内的传热效果的提高。
这种蒸发器由于结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等优点，应用十分广泛。但是由于结构上的限制，循环速度不大。加上溶液在加热室中不断循环，使其浓度始终接近完成液的浓度，因而溶液的沸点高，有效温度差就减小。这是循环式蒸发器的共同缺点。此外，设备的清洗和维修也不够方便，所以这种蒸发器难以完全满足生产的要求。
2．悬筐式蒸发器为了克服循环式蒸发器中蒸发液易结晶、易结垢且不易清洗等缺点，对标准式蒸发器结构进行了更合理的改进，这就是悬筐式蒸发器。加热室4象个篮筐，悬挂在蒸发器壳体的下部，并且以加热室外壁与蒸发器内壁之间的环形孔道代替中央循环管。溶液沿加热管中央上升，而后循着悬筐式加热室外壁与蒸发器内壁间的环隙向下流动而构成循环。由于环隙面积约为加热管总截面积的100至150%，故溶液循环速度比标准式蒸发器为大，可达1.5m/s。此外，这种蒸发器的加热室可由顶部取出进行检修或更换，而且热损失也较小。它的主
要缺点是结构复杂，单位传热面积的金属消耗较多。
3．列文式蒸发器上述的自然循环蒸发器，其循环速度不够大，一般均在1.5m/s以下。为使蒸发器更适用于蒸发粘度较大、易结晶或结垢严重的溶液，并提高溶液循环速度以延长操作周期和减少清洗次数。
其结构特点是在加热室上增设沸腾室。加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾，直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾，因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室，从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成。另外，这种蒸发器的循环管的截面积约为加热管的总截面积的2～3倍，溶液循环速度可达2.5至3 m/s以上，故总传热系数亦较大。这种蒸发器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失（意义详见6.3.1）较大，为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力。此外，设备庞大，消耗的材料多，需要高大的厂房等。除了上述自然循环蒸发器外，在蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料时，还采用强制循环蒸发器。在这种蒸发器中，溶液的循环主要依靠外加的动力，用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环。循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制，一般在2.5m/s以上。强制循环蒸发器的传热系数也比一般自然循环的大。但它的明显缺点是能量消耗大，每平方米加热面积约需0.4～0.8kW。
二、单程型蒸发器
这一大类蒸发器的主要特点是：溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸发器。根据物料在蒸发器中流向的不同，单程型蒸发器又分以下几种。
1．升膜式蒸发器其加热室由许多竖直长管组成。常用的加热管直径为25～50mm，管长和管径之比约为100～150。料液经预热后由蒸发器底部引入，在加热管内受热沸腾并迅速汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升，一般常压下操作时适宜的出口汽速为20～50m/s，减压下操作时汽速可达100至160m/s或更大些。溶液则被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升并继续蒸发，汽、液混合物在分离器2内分离，完成液由分离器底部排出，二次蒸汽则在顶部导出。须注意的是，如果从料液中蒸发的水量不多，就难以达到上述要求的汽速，即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发；它对粘度很大，易结晶或易结垢的物料也不适用。
2．降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于，料液是从蒸发器的顶部加入，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中蒸发增浓，在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式蒸发器，故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大（例如在0.05～0.45Ns/m2范围内）、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀，传热系数比升膜式蒸发器的较小，仍不适用易结晶或
易结垢的物料。
由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动，因而对流传热系数大为提高，使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度，因此比循环型蒸发器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有：（1）溶液在蒸发器中的停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发；（2）整个溶液的浓度，不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，因而这种蒸发器的有效温差较大。其主要缺点是：对进料负荷的波动相当敏感，当设计或操作不适当时不易成膜，此时，对流传热系数将明显下降。
3．刮板式蒸发器蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套，其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种，前者与壳体内壁的间隙为0.5～1.5mm，后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器上部沿切线方向加入（亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的）。由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用，溶液在器内壁形成下旋的薄膜，并在此过程中被蒸发浓缩，完成液在底部排出。这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器，其突出优点是对物料的适应性很强，且停留时间短，一般为数秒或几十秒，故可适应于高粘度（如栲胶、蜂蜜等）和易结晶、结垢、热敏性的物料。但其结构复杂，动力消耗大，每平方米传热面约需1.5～3kW。此外，其处理量很小且制造安装要求高。
三、直接接触传热的蒸发器
实际生产中，有时还应用直接接触传热的蒸发器。它是将燃料（通常为煤气和油）与空气混合后，在浸于溶液中的燃烧室内燃烧，产生的高温火焰和烟气经燃烧室下部的喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中。高温气体和溶液直接接触，同时进行传热使水分蒸发汽化，产生的水汽和废烟气一起由蒸发器顶部排出。其燃烧室在溶液中的浸没深度一般为0.2～0.6m，出燃烧室的气体温度可达1000℃以上。因是直接触接传热，故它的传热效果很好，热利用率高。由于不需要固定的传热壁面，故结构简单，特别适用于易结晶、结垢和具有腐蚀性物料的蒸发。在废酸处理和硫酸铵溶液的蒸发中，它已得到广泛应用。但若蒸发的料液不允许被烟气所污染，则该类蒸发器一般不适用。而且由于有大量烟气的存在，限制了二次蒸气的利用。此外喷嘴由于浸没在高温液体中，较易损坏。从上介绍可以看出，蒸发器的结构型式很多，各有其优缺点和适用的场合。在选型时，首先要看它能否适应所蒸发物料的工艺特性，包括物料的粘性、热敏性、腐蚀性以及是否容易结晶或结垢等，然后再要求其结构简单、易于制造、金属消耗量少，维修方便、传热效果好等等。
1.4蒸发器的维护
1.经常进行蒸发器的检漏工作。泄漏是蒸发器常见的故障现象，在使用过程中应注意经常检漏。
氨蒸发器泄漏时，有刺激性气味，漏点处不结霜。对泄漏处可用酚酞试纸检查，因为氨是碱性，遇酚酞试纸变红色。用眼看时，一般在蒸发器的某处不结霜的地方通常就是泄漏点，也可在泄漏处用肥皂水找漏。
氟利昂蒸发器泄漏的检查可使用卤素灯和卤素检漏仪，也可用肥皂水找漏。检查时可先用眼查看蒸发排管上是否有油迹，因为氟利昂与油能互溶，氟利昂泄漏时，油也会从漏点渗出，因此，哪里有油迹，哪里就泄漏。用卤素灯检漏时，若某处有氟利昂泄漏时，卤素灯燃烧的火焰由蓝色变成微绿、浅绿、草绿、紫绿、紫色等颜色可判断氟利昂泄漏量的多少。若火焰呈深绿或紫色时，火焰中的光气有毒，不能长时间用此方法检查。这种情况下，可用肥皂水检查泄漏点。对于微量泄漏时，应使用卤素检漏仪进行检漏。
2.经常对蒸发器的结霜状况进行检查。当霜层过厚时，应及时除霜。当结霜异常时，可能是由于堵塞造成的，应及时查找原因并予以排除。
3.蒸发器长期停用时，将制冷剂拙到储液器或冷凝器中，使蒸发器的压力保持在0.05MPa(表压)左右为宜。若为盐水池中的蒸发器，还需用自来水冲洗，冲洗后在池内注满自来水。
第2章蒸发器的确定
2.1 设计题目
蒸发水量为2000kg/h的真空降膜蒸发器
2.2 设计条件：
题目1：蒸发水量为2000 kg/h降膜真空蒸发器
设计任务及操作条件
原料固形物含量：12%
浓缩要求：使固形物质量分数浓缩至45%
液加入温度料： 5℃
加热介质：160℃的饱和蒸汽。
2.3 设计要求：
1.根据蒸发水量大小确定蒸发器效树（一般选择二效或三效），类型选择降膜
蒸发器
2.设计说明书：摘要需翻译成英文，内容要覆盖教学大纲要求，格式规范。
3.图纸：表达蒸发罐的主要结构，线条清晰，尺寸标注规范，技术要求，明细栏等完整。所绘制的图纸应无大的原则性错误。
2.4 设计方案的确定
一．对牛奶进行浓缩的好处
牛奶的营养价值很高，含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类、维生素和矿物质。牛奶中的蛋白质不仅含量高，而且质量好，含有人体必虚的八种氨基酸。氨基酸比利适合，符合FAO（联合国粮农组织）模式，易于人体吸收利用。牛奶中Ca和P 比例合适，容易消化吸收，所以牛奶是老人和儿童补充Ca比较好的食品。
牛奶经过浓缩后，可以改善牛奶的口感，使其饮用更具口感，而且，可以增加牛奶的保质期，防止腐败，也可以相应的减少包装量、运输和贮藏的费用，减少
生产成本。
二．确定设计方案
考虑到高温会破坏牛奶的品质，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，牛奶汁黏度大、不易生泡沫，考虑到经济和效率问题，选用双效降膜蒸发系统。选用3m长φ38×3mm的无缝不锈钢管作加热管。
第3章换热面积计算
3.1.进料量
3.2.加热面积初算 3.2.1估算各效浓度:
第一效蒸发后
由经验公式：1W ：2W =1:1.1
而
解得
1X =18.4%（暂取18%）
3.2.2沸点的初算
假定牛奶经第二效蒸发罐的出料温度为80℃
查表：T=160℃时，P=618.28kpa ；T=80℃时，2P =47.379kpa 设两效蒸汽压强相等
查的1P 时，沸点 ℃； ℃，第二效加热蒸汽2T =1w t —1=135.87℃
第一效时：
第二效时：
对于降膜式蒸发器，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 ?
第一效沸点
=136.87+1.25+0=138.12
有效温差 =160-138.12=21.9℃
第二效沸点 81+0.54+0=81.54℃
有效温差 21.9+54.33=56.23℃ 有效总温差
3.2.3计算两效蒸发水量 ， 及加热蒸汽的消耗量
由题意知溶液比热为 ，查表得水的比热为 作第一效热量衡算，得
其中
所以
同理作第二效热量衡算，得
其中
..
所以
整理的
（4）分配有效温度差，计算传热面积查化工原理可知：常用、
3.3.重算两效传热面积
3.3.1.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，并重复上述计算步骤再算重新分配有效温度差
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
第二效加热蒸汽温度为
第一效二次蒸汽温度
由1
T得第一效沸点1T=132.8℃
X和1
..
解得：
两效的传热面积比较接近，故不在重算
又加热面积留适当的余量，取S=18.12
m
第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算
4.1加热室
传热管数目
根
管子采用正三角形排列
采用胀管法，取t=1.5d
t=1.5d
=1.5×38=57mm
取b’ 1.5d
=1.5×38=57mm
b’ 1.5d
加热室的直径
圆整后，取加热室直径D为650mm.
4.2分离室
第一效蒸发：
取分离室高度为1.0m
由附录查得温度130.9℃蒸汽的密度为1.495kg/m3，所以二次蒸汽的体积流量为
取允许的分离室蒸发体积强度Vs’为1.2m3/（m3·s）
分离室直径
高径之比在1~2范围内。
第二效蒸发
取分离室高度为1.5m
由附录查得81℃蒸汽的密度为0.29276kg/m3，所以二次蒸汽的体积流量为
取允许的分离室蒸发体积强度Vs’为1.2m3/（m3·s），分离室直径
高径之比在1~2范围内
4.3其他工件尺寸
降膜蒸发器高度为4320mm，宽度为650mm
换热管选用的
第5章强度校核5.1 筒体
齐齐哈尔大学 蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生姓名戴蒙龙 指导教师张宏斌 成绩 2016年 12月 20日
目录 摘要............................................................ I II Absract............................................................ I V 第1章蒸发器的概述. (1) 1.1蒸发器的简介 (1) 1.2蒸发器的分类 (1) 1.3蒸发器的类型及特点、 (2) 1.4蒸发器的维护 (5) 第2章蒸发器的确定 (6) 2.1 设计题目 (6) 2.2 设计条件： (6) 2.3 设计要求： (6) 2.4 设计方案的确定 (6) 第3章换热面积计算 (8) 3.1.进料量 (8) 3.2.加热面积初算 (8) 3.2.1估算各效浓度: (8) 3.2.2沸点的初算 (8) 3.2.3计算两效蒸发水量，及加热蒸汽的消耗量 (10) 3.3.重算两效传热面积 (11) 3.3.1.第一次重算 (11) 第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13) 4.1加热室 (13) 4.2分离室 (14) 4.3其他工件尺寸 (15) 第5章强度校核 (16) 5.1 筒体 (16) 5.2前端管箱 (17)
参考文献 (20) 致谢 (22)
摘要 蒸发就是采用加热的方法，使溶液中的发挥性溶剂在沸腾状态下部分气化并将其移除，从而提高溶液浓度的一种单元操作，蒸发操作是一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。蒸发设备称为蒸发器，蒸发操作的热源，一般为饱和蒸汽。蒸发在操作广泛应于化学、轻工、食品、制药等工业中。工业上被蒸发处理的溶液大多数为水溶液。本次设计的装置为蒸发水量为2000降膜蒸发器，浓缩物质为牛奶。降膜蒸发器除适用于热敏性溶液外，还可用于蒸发浓度较高的液体。 关键词：蒸发；换热；高效；使用广泛
齐齐哈尔大学 蒸发水量为2000的真空 降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生姓名戴蒙龙 指导教师张宏斌 成绩 2016年 12月 20日 目录 摘要............................................. 错误!未指定书签。Absract............................................ 错误!未指定书签。 第1章蒸发器的概述................................ 错误!未指定书签。 1.1蒸发器的简介................................. 错误!未指定书签。 1.2蒸发器的分类................................. 错误!未指定书签。 1.3蒸发器的类型及特点、......................... 错误!未指定书签。 1.4蒸发器的维护................................. 错误!未指定书签。 第2章蒸发器的确定................................. 错误!未指定书签。 2.1 设计题目.................................... 错误!未指定书签。 2.2 设计条件：.................................. 错误!未指定书签。 2.3 设计要求：.................................. 错误!未指定书签。 2.4 设计方案的确定.............................. 错误!未指定书签。 第3章换热面积计算................................ 错误!未指定书签。 3.1.进料量...................................... 错误!未指定书签。
食品工程原理 课程设计说明书单效降膜式蒸发器的设计 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 年月日
目录 1.前言 概述 蒸发器选型 2.单效蒸发工艺计算 物料衡算 热量衡算 传热面积计算 计算结果列表 3.蒸发器主体工艺设计 加热管的选择和管数的初步估计 3.1.1 加热管的选择和管数的初步估计 3.1.2 循环管的选择 3.1.3 加热室直径的确定 3.1.4 分离室直径与高度的确定 接管尺寸的确定 进料方式及加热管排布方式的确定 3.3.1进料方式的确定 3.3.2加热管排布方式的确定 仪表、视镜与人孔的确定 蒸发器主要部件规格列表 4.蒸发装置的辅助设备 气液分离器 蒸汽冷凝器 5.结语 致谢 附表 参考文献
任务书
一、设计意义 二、蒸发工艺设计计算 （1）蒸浓液浓度计算 多效蒸发的工艺计算的主要依据是物料衡算和、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸气（生蒸气）的消耗量、各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。计算的已知参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸气的压强和冷凝器中的压强等。 蒸发器的设计计算步骤多效蒸发的计算一般采用试算法。 ①根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸气压强及冷凝器的压强），蒸发器的形式、流程和效数。 ②根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度。 ③根据经验假设蒸气通过各效的压强降相等，估算个效溶液沸点和有效总温差。 ④根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 ⑤根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤③至⑤，直到所求得各效传热面积相等（或满足预先给出的精度要求）为止。 43028*10*10*0.542735/300*24*0.13 X 13% W F*142735*131624/X 50% F kg h kg h ===-=-=蒸发水量：（）（）（2）溶液沸点和有效温度差的确定 由二次蒸汽压强从手册中查得相应的二次蒸汽温度和汽化潜热列与下表中： 蒸汽 压力（KPa ） 温度(℃) 汽化热(kJ/kg) 加热蒸汽 500 二次蒸汽 20 60 2355
齐齐哈尔大学 ?的真蒸发水量为2000kg? 空降膜蒸发器 ?的真空降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000kg? 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生姓名戴蒙龙 指导教师张宏斌 成绩 2016年 12月 20日
目录 摘要............................................................ I II Absract............................................................ I V 第1章蒸发器的概述. (1) 1.1蒸发器的简介 (1) 1.2蒸发器的分类 (1) 1.3蒸发器的类型与特点、 (2) 1.4蒸发器的维护 (5) 第2章蒸发器的确定 (6) 2.1 设计题目 (6) 2.2 设计条件： (6) 2.3 设计要求： (6) 2.4 设计方案的确定 (6) 第3章换热面积计算 (7) 3.1.进料量 (8) 3.2.加热面积初算 (8) 3.2.1估算各效浓度: (8) 3.2.2沸点的初算 (8) 3.2.3计算两效蒸发水量W1，W2与加热蒸汽的消耗量D1 (9) 3.3.重算两效传热面积 (11) 3.3.1.第一次重算 (11) 第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算 (12) 4.1加热室 (13) 4.2分离室 (13) 4.3其他工件尺寸 (14) 第5章强度校核 (15) 5.1 筒体 (15) 5.2前端管箱 (16) 参考文献 (19)
致谢 (21)
蒸发就是采用加热的方法，使溶液中的发挥性溶剂在沸腾状态下部分气化并将其移除，从而提高溶液浓度的一种单元操作，蒸发操作是一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。蒸发设备称为蒸发器，蒸发操作的热源，一般为饱和蒸汽。蒸发在操作广泛应于化学、轻工、食品、制药等工业中。工业上 ?降被蒸发处理的溶液大多数为水溶液。本次设计的装置为蒸发水量为2000kg?膜蒸发器，浓缩物质为牛奶。降膜蒸发器除适用于热敏性溶液外，还可用于蒸发浓度较高的液体。 关键词：蒸发；换热；高效；使用广泛
食品工程原理课程设计说明书 降膜蒸发器的设计 姓名： 学号： 班级：
2013年 12月 27日 一 《食品工程原理》课程设计任务书 一 《食品工程原理》课程设计任务书 (2) (1)．设计课题 (3) (2)．设计条件 (3) (3).设计要求 (3) (4).设计意义 (3) (5).主要参考资料 (4) 二 设计方案的确定 (4) 三 设计计算 (4) 3.1.总蒸发水量 (4) 3.2.加热面积初算 (5) （1）估算各效浓度 (5) （2）沸点的初算 (5) （3）温度差的计算 (5) （4）计算两效蒸发水量1W ，2W 及加热蒸汽的消耗量 1D (6) （5）总传热系数K 的计算 (7) （6）分配有效温度差，计算传热面积 (9) 3.3.重算两效传热面积 (9) （1）.第一次重算 (9) 3.4 计算结果 (11) 四.简图 (13)
(1)．设计课题：番茄汁浓缩工艺装置的设计计算 (2)．设计条件： 题目1：番茄汁低温浓缩工艺装置的设计 设计任务及操作条件 生产能力：1500kg/h 原料固形物含量：10% 浓缩要求：使固形物质量分数浓缩至36% 液加入温度料：25℃ 原料最高许可温度：58℃ 浓缩液经冷凝后出口温度：25℃ 加热介质：100℃的饱和蒸汽。 物料平均比热为3.50 kJ/(kg·K)，忽略浓缩热 试设计一套双效降膜蒸发系统，满足上述工艺要求。 (3).设计要求： 1.设计一套双效降膜蒸发系统（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、各系统的设计计算及设备选型、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：2013年12月27日。 (4).设计意义
v1.0 可编辑可修改1. 规格、参数、性能 蒸发器规格、型号 1.1.1 蒸发器名称、型号：RHJM-6000四效降膜蒸发器 1.1.2 蒸发水量规格：6000kg/h 蒸发器工艺参数 1.2.1 总物料流量：10000 kg/hr 1.2.2 总蒸发速率：6000 kg/hr 1.2.3 物料流程：四效→一效→二效→三效→出料 1.2.4 蒸汽流程：一效→二效→三效→四效→冷凝器 1.2.5 各效传热面积：一效（140m2）二效（100m2）三效（140m2）四效（100m2） 蒸发器性能 1.3.1 物料：糖浆 1.3.2 物料进口：进四效 数量：10000kg/hr 温度：50-60℃ 浓度：30-32%（DS） 1.3.3 物料出口：从三效出料 数量：4000kg/hr 温度：65-70℃ 浓度：75-80%（DS） 蒸汽消耗量：1800kg/h （） 冷却水从35℃至43℃ 150m3/h 电能（安装功率） 29kw 电流 380/220v, 50赫兹，3相 设备的布置四效蒸发器、冷凝器 温度一效二效三效四效 加热温度℃ 90 76 60
蒸汽温度℃91 77 61 43 2. 工艺说明 为了更好地理解请利用工艺流程图 为了得到正确的结果，你应该了解现场安装，每条工艺线。 如果出现故障或紧急情况，必须非常熟悉和组件的物理位置和管道的工程布置。 物料 将要浓缩的物料输送到进料罐，通过进料泵将物料经过流量计打到四效上端管板上的分布器以保证进入每一根加热管的液量相同。 液膜在管子顶部向下流动过程中加速，由于重力及液体形成的蒸汽作用下流速增加，蒸发器从外部加热、水蒸汽及部分浓缩的物料离开蒸发器，大部分液体存储在下部的料仓并由此离开，少量液体及水蒸汽通过连接管道运到分离器蒸汽与液体在此分离，留存在顶部的水蒸汽进入冷凝器冷凝。从第四效蒸发器出来的物料通过四效出料泵送到一效管板上的分布器，液膜在向管子底部流动过程中加速，由于重力及液体形成的蒸汽作用下流速增加，蒸发器从外部加热、水蒸汽及部分浓缩的物料离开蒸发器，大部分液体存储在下部的料仓并由此离开，少量液体及水蒸汽通过连接管道输送到分离器，蒸汽与液体在此分离，留存在顶部的水蒸汽进入二效加热室或者通过热泵再次进入一效加热室，从第一效蒸发器出来的物料通过一效物料转移泵输送到二效管板上的分布器。依次类推，物料经过三效蒸发器出料，合格物料通过出料螺杆泵输送到成品罐，不合格物料打回流至蒸发前罐。 蒸发前储罐—→Ⅳ效—→Ⅰ效—→Ⅱ效—→Ⅲ效—→出料 加热设备蒸汽流程 Ⅰ效—→Ⅱ效—→Ⅲ效—→Ⅳ效—→冷凝器 冷凝液流程 Ⅰ效加热室冷凝水—→Ⅱ效加热室冷凝水—→Ⅲ效加热室冷凝水—→Ⅳ效加热室冷凝水—→分水罐—→冷凝水泵 空气流程（蒸发器排气） ①空气可通过以下途径进入系统 法兰连接、仪表连接、阀门连接泄露等。
齐齐哈尔大学 蒸发水量为2000kg?的真空降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000kg?的真空降膜蒸发器 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生姓名戴蒙龙 指导教师张宏斌 成绩 2016年 12月 20日
目录 摘要.............................................................. I II Absract............................................................ I V 第1章蒸发器的概述.. (1) 1.1蒸发器的简介 (1) 1.2蒸发器的分类 (1) 1.3蒸发器的类型及特点、 (2) 1.4蒸发器的维护 (5) 第2章蒸发器的确定 (6) 2.1 设计题目 (6) 2.2 设计条件： (6) 2.3 设计要求： (6) 2.4 设计方案的确定 (6) 第3章换热面积计算 (8) 3.1.进料量 (8) 3.2.加热面积初算 (8) 3.2.1估算各效浓度: (8) 3.2.2沸点的初算 (8) 3.2.3计算两效蒸发水量W1，W2及加热蒸汽的消耗量D1 (9) 3.3.重算两效传热面积 (11) 3.3.1.第一次重算 (11) 第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13) 4.1加热室 (13) 4.2分离室 (13) 4.3其他工件尺寸 (14) 第5章强度校核 (15) 5.1 筒体 (15) 5.2前端管箱 (16)
参考文献 (19) 致谢 (21)
摘要 蒸发就是采用加热的方法，使溶液中的发挥性溶剂在沸腾状态下部分气化并将其移除，从而提高溶液浓度的一种单元操作，蒸发操作是一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。蒸发设备称为蒸发器，蒸发操作的热源，一般为饱和蒸汽。蒸发在操作广泛应于化学、轻工、食品、制药等工业中。工业上被蒸发处理的溶液大多数为水溶液。本次设计的装置为蒸发水量为2000kg?降膜蒸发器，浓缩物质为牛奶。降膜蒸发器除适用于热敏性溶液外，还可用于蒸发浓度较高的液体。 关键词：蒸发；换热；高效；使用广泛
GEA降膜蒸发器原理及应用 设计：垂直管壳式换热器，带侧面或轴向安装离心分离器。 操作原理 需浓缩的液体进入加热管顶部，沿着加热管内壁形成薄膜向下流动。在这个过程中由于管外的加热，管内液膜开始沸腾并部分蒸发。液膜的向下运行最初是由于重力作用，而后管内蒸汽不断生成，向下流动的蒸汽带动液膜使之向下的运动加快。在列管下部分及其下游的离心分离器中，剩余的液体和蒸汽得以分离。为了保证降膜蒸发器的功能，全部加热表面、尤其是加热管下部分区域能够被液体充分均匀润湿是非常必要的。否则将出现局部干壁，从而导致严重的结壳现象。为润湿安全，选择合适的液体分布器安装于蒸发器顶部是非常重要的。通过使用加长的加热管、把蒸发器分隔成几个室，或者对产品进行循环等方法来提高润湿率。 特点 最高的产品质量：由于蒸发条件温和、大部分情况下都在真空条件下操作，并且在蒸发器中停留时间极短。 高能效：基于理论上最小温差可设计多效，或热力蒸汽再压缩或机械蒸汽再压缩。 简单的过程控制和自动化：由于液体滞留量小，降膜蒸发器可以根据能量供应、真空度、进料量、浓度等的变化而采取快速运作。这是得到质量稳定的产品的先决条件。 操作灵活：蒸发器开车快捷，而且容易从生产模式切换到清洗模式，改变要浓缩的产品种类也不复杂。 1. 设备整个加热系统由于蒸汽加热均匀、料液为液膜式流动蒸发，所以具有传热效率高加热时间短等主要特点。如再配置热压泵，更具节能降耗，蒸汽耗量低、冷却水循环量低等优点。 2. 物料沿管内壁向下加速加压流动蒸发，适应粘度较大的料液蒸发浓缩。 3. 由于物料在每根管内成膜状蒸发，料液加热时间非常短，所以特别对食品蒸发浓缩非常有利，较大的保存了食品的营养成份。 4. 蒸发过程在真空作用下，既保证了物料的卫生要求，同时保证了环保要求，同时大大降低了蒸发温度，加上配置热压泵，部份二次蒸汽经热压泵重新吸入与生蒸汽混合，既节约了生蒸汽，同时由于通过热压泵的蒸汽呈喷射雾状进入加热壳体，蒸汽迅速扩散，料液加热温和，所以适合热敏性物料的浓缩。 5. 设备适用于发泡性物料蒸发浓缩，由于料液在加热管内成膜状蒸发，即形成汽液分离，同时在效体底部，料液大部份即被抽走，只有少部份料液与所有二次蒸汽进入分离器强化分离，料液整过程没有形成太大冲击，避免了泡沫的形成。 6. 对于食品蒸发浓缩，设备可同时具备杀菌功能，物料先经预热，然后进入杀菌器，达到94度以上，维持24秒左右，即进入一效效体，物料迅速闪蒸，温度瞬间下降。 7. 设备可配备CIP清洗系统，实现就地清洗，整套设备操作方便，无死角。 8. 设备连续进出料。 9. 设备可配置自动化系统，实现进料量自动控制，加热温度自动控制，出料浓度自动控制，清洗自动控制，还可配备突发停电、故障时对敏感性物料的保护措施。其它安全、报警等自动化操作、控制。 应用范围 处理量可达150t/hr，所需占地面积相对较小。 特殊适用于温度敏感性物料。 适用于仅含少量固体的溶液及溶液仅有适度结壳倾向的情况。
齐齐哈尔大学 ?的真空蒸发水量为2000kg? 降膜蒸发器 ?的真空降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000kg? 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生姓名戴蒙龙 指导教师张宏斌 成绩 2016年 12月 20日 目录 摘要.............................................................. Absract............................................................. 第1章蒸发器的概述................................................. 1.1蒸发器的简介.................................................. 1.2蒸发器的分类.................................................. 1.3蒸发器的类型及特点、.......................................... 1.4蒸发器的维护.................................................. 第2章蒸发器的确定.................................................. 2.1 设计题目..................................................... 2.2 设计条件：................................................... 2.3 设计要求：................................................... 2.4 设计方案的确定............................................... 第3章换热面积计算................................................. 3.1.进料量....................................................... 3.2.加热面积初算................................................. 3.2.1估算各效浓度:............................................
降膜升膜蒸发器的区别文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
降膜和升膜不同，膜传热系数不取决于管内汽速，因此适于用在蒸发量较小的场合。例如有些二级蒸发的设备，常在第一级蒸发时采用升膜，而在第二级蒸发时采用降膜。由于降膜流动是依靠重力而成膜的，为了使每一根管内的液体都能均匀分布，因此在降膜蒸发器上部应有降膜分配器，通称降膜头。降膜头的安装必须呈水平，以免出现液体流动不均的现象。机理解释一：是指为实现某一特定，一定的系统结构中各要素的内在工作方式以及诸要素在一定环境条件下相互联系、相互作用的运行和。
解释二：机理是指事物变化的理由与。在中，所谓“机理”是指从原子的结合关系中来化学过程。在中，机理的含义更加广泛。如果其过程是控制的，机理是指原子水平的表面过程。 我们这里有一个塔下面就是一个降膜蒸发器 它由加热室和分离罐组成 物料从加热室顶部进入，沿加热管内壁呈膜状下降 在下降的过程中被不断的蒸发增浓 汽液混合物从加热室底部流出进入分离罐 蒸汽从分离罐顶部排出 完成液从分离罐底部排出 升膜蒸发器：是一种将加热室与蒸发室（分离室）分离的蒸发器。加热室实际上就是一个加热管很长的立式固定管板换热器，料液由底部进入加热管，受热沸腾后迅速汽化；蒸汽在管内迅速上升，料液受到高速上升蒸汽的带动，沿管壁形成膜状上升，并继续蒸发。汽液在顶部分离，二次蒸汽从顶部溢出，完成液则由底部排出。加热管一般采用25~5mm的无缝管，管长与管径比在常压下约为 100~150，在减压下约为130~180。这种蒸发器适用于蒸发量较大，有热敏性和易产生泡沫的溶液，不适于粘度很大，容易结晶或结垢的物料。 降膜蒸发器：与升膜蒸发器结构基本相同，主要区别在于原料液是从加热室的顶部加入，在重力的作用下沿管内壁形成膜状下降，并进行蒸发，浓缩液从加热室的底部进入到分离器内并从底部排出，二次蒸汽由顶部溢出。由于二次蒸汽的流向与料液的流向一致，所以能促进料液的向下运动并形成薄膜。在每根加热管的顶部必须装有降膜分布器，以保证每根管子的内壁都能为料液所湿润，并不断有
降膜蒸发器 工作原理 降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动。流动过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝（单效操作）或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。设备主体由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ效加热器、分离器、热压泵、冷凝器、杀菌器、保温管、料泵、水泵及仪表柜组成。本设备凡和物料接触均用优质不锈钢制作。 广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水或有机溶媒溶液的蒸发浓缩浓，并可广泛用于以上行业的废液处理。尤其是适用于热敏性物料，该设备在真空低温条件下进行连续操作，具有蒸发能力高、节能降耗、运行费用低、且能保证物料在蒸发过程中不变性。 工艺流程有顺流（并流）、逆流、混流（错流）、平流四种形式： 顺流：溶液和蒸汽流向相同，都由一效顺序流到末效。原料液用泵送入一效，依靠各效间的压差，自动流入下一效，完成液自末效（一般是在负压下操作）用泵抽出。由于后一效的压力低，溶液的沸点也低，溶液从前效进入后一效时会闪蒸部分水分，产生的二次汽也较多，由于后效的浓度较前效高、操作温度低，往往第一效的传热系数比末效高很多。顺流流程一般适宜处理在高浓度的情况下为热敏性的物料。 逆流：原料由泵从末效依次送入前效，完成液由一效排出，料液与蒸汽逆向流动。一般适宜处理粘度随温度和浓度变化较大的溶液，不易处理热敏性物料。 混流:是顺逆流流程的结合，兼有顺逆流的优点避其缺点，但操作复杂，要求自控程度很高。 平流：各效都加料都出完成液，各效都有结晶析出，可及时分离结晶，一般用于饱和溶液的蒸发。
降膜蒸发器的设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
齐齐哈尔大学 蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生姓名戴蒙龙 指导教师张宏斌 成绩 2016年 12月 20日
目录 摘要.............................................................................................. 错误!未定义书签。Absract ........................................................................................... 错误!未定义书签。第1章蒸发器的概述................................................................... 错误!未定义书签。 蒸发器的简介.......................................................................... 错误!未定义书签。 蒸发器的分类.......................................................................... 错误!未定义书签。 蒸发器的类型及特点、.......................................................... 错误!未定义书签。 蒸发器的维护.......................................................................... 错误!未定义书签。第2章蒸发器的确定 ................................................................... 错误!未定义书签。 设计题目................................................................................. 错误!未定义书签。 设计条件：............................................................................. 错误!未定义书签。 设计要求：............................................................................. 错误!未定义书签。 设计方案的确定..................................................................... 错误!未定义书签。第3章换热面积计算................................................................... 错误!未定义书签。 .进料量..................................................................................... 错误!未定义书签。 .加热面积初算......................................................................... 错误!未定义书签。 估算各效浓度: ................................................................... 错误!未定义书签。 沸点的初算......................................................................... 错误!未定义书签。 计算两效蒸发水量，及加热蒸汽的消耗量 ... 错误!未定义书签。 .重算两效传热面积................................................................. 错误!未定义书签。 第一次重算......................................................................... 错误!未定义书签。第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算.......................................... 错误!未定义书签。 加热室 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 分离室 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 其他工件尺寸.......................................................................... 错误!未定义书签。第5章强度校核........................................................................... 错误!未定义书签。 筒体......................................................................................... 错误!未定义书签。 前端管箱.................................................................................. 错误!未定义书签。
齐齐哈尔大学 ?的蒸发水量为2000kg? 真空降膜蒸发器 ?的真空降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000kg? 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生戴蒙龙 指导教师宏斌 成绩 2016年 12月 20日
目录 摘要............................................................ I II Absract............................................................ I V 第1章蒸发器的概述. (1) 1.1蒸发器的简介 (1) 1.2蒸发器的分类 (1) 1.3蒸发器的类型及特点、 (2) 1.4蒸发器的维护 (5) 第2章蒸发器的确定 (6) 2.1 设计题目 (6) 2.2 设计条件： (6) 2.3 设计要求： (6) 2.4 设计方案的确定 (6) 第3章换热面积计算 (8) 3.1.进料量 (8) 3.2.加热面积初算 (8) 3.2.1估算各效浓度: (8) 3.2.2沸点的初算 (8) 3.2.3计算两效蒸发水量??，??及加热蒸汽的消耗量?? (9) 3.3.重算两效传热面积 (11) 3.3.1.第一次重算 (11) 第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13) 4.1加热室 (13) 4.2分离室 (13) 4.3其他工件尺寸 (14) 第5章强度校核 (15) 5.1 筒体 (15) 5.2前端管箱 (16) 参考文献 (19)
致 (21)
摘要 蒸发就是采用加热的方法，使溶液中的发挥性溶剂在沸腾状态下部分气化并将其移除，从而提高溶液浓度的一种单元操作，蒸发操作是一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。蒸发设备称为蒸发器，蒸发操作的热源，一般为饱和蒸汽。蒸发在操作广泛应于化学、轻工、食品、制药等工业中。工业上 ?降被蒸发处理的溶液大多数为水溶液。本次设计的装置为蒸发水量为2000kg?膜蒸发器，浓缩物质为牛奶。降膜蒸发器除适用于热敏性溶液外，还可用于蒸发浓度较高的液体。 关键词：蒸发；换热；高效；使用广泛