牛奶管式降膜蒸发装置设计

日处理量为15吨牛奶双效真空蒸发器装置的设计吉林化工学院食品工程原理课程设计吉林化工学院食品工程原理课程设计教学院化工与生物技术学院专业班级食品科学与工程1202班学生姓名学生学号指导教师2014年5月13日吉林化工学院食品工程原理课程设计目录中文摘要............................................................................................................... (1)食品工程原理课程设计任务书 (2)1 概述与设计方案的选择 (3)1.1 概述............................................................................................................... . (3)1.2 设计方案的选择............................................................................................................... . (5)2 工艺设计计算 (6)2.1 估计各效蒸发量和完成液浓度 (6)2.2、估计各效溶液的沸点和有效总温度差 (6)2.2.1 各效由于溶液沸点而引起的温度差损失?' (7)2.2.2 由于液柱静压力二引起的温度差损失?'' (8)2.2.3 由于流动阻力而引起的温度差损失?''' (9)2.2.4 各效料液的温度和有效温差 (9)2.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (10)2.4 蒸发器传热面积的估算 (10)2.5 有效温差的再分配................................................................................................................112.6 核算............................................................................................................... . (11)2.6.1 计算各效料液浓度 (11)2.6.2 计算各效料液温度 (12)2.6.3各效的热量衡算 (12)2.6.4 传热面积的计算 (13)3 蒸发器工艺尺寸计算 (14)3.1 加热管的选择和管数的初步设计 (14)3.2 循环管的选择............................................................................................................... (14)3.3 加热室直径及加热管数目的确定 (14)3.4 分离室直径和高度的确定 (15)3.5接管尺寸的确定............................................................................................................... (15)3.5.1 溶液的进出口.............................................................................................................163.5.2加热蒸汽进口与二次蒸汽出口 (16)3.5.3冷凝水出口............................................................................................................... (16)4 蒸发装置的辅助设备 (17)4.1 气液分离器............................................................................................................... . (17)4.2 蒸汽冷凝器............................................................................................................... . (18)I吉林化工学院食品工程原理课程设计5 设计结果汇总表 (19)6 结果与讨论 (20)致谢............................................................................................................... .. (21)参考文献............................................................................................................... .22附录（主要符号说明） (23)II吉林化工学院食品工程原理课程设计中文摘要蒸发操作广泛应用于化工、轻工、冶金、制药、食品等工作部门中，蒸发装置设计的任务是确定蒸发操作的条件、蒸发器的型式及蒸发操作流程进行工艺计算，确定蒸发器的传热面积及结构尺寸。

管膜降式蒸发器结构
1.加热元件：加热元件通常是蒸汽或加热介质，其作用是提供热能，
将蒸发液加热到蒸发温度。

2.降温元件：降温元件通常是冷凝器，在蒸发管中降低温度，使蒸发
液从气相状态变为液相状态。

3.蒸发管：蒸发管是管膜降式蒸发器的核心组件，通常由管束和膜组成。

管束是由许多平行排列的蒸发管组成，蒸发液在蒸发管内进行传热。

膜是降温元件与蒸发管之间的接触面，通过膜的传导和对流作用，将蒸发
管内的热量传递给降温元件。

4.壳体：壳体是蒸发器的外部结构，通常由金属材料制成，起到保护
蒸发器内部组件和容纳蒸发液和冷凝液的作用。

5.输入和输出装置：输入和输出装置用于将蒸发液和冷凝液输入和输
出蒸发器。

通常有进料口和排出口，进料口将蒸发液导入蒸发管中，排出
口将冷凝液排出。

管膜降式蒸发器的工作原理是：通过加热元件提供热能，将蒸发液加
热到蒸发温度，蒸发液在蒸发管内进行传热，其中部分液体蒸发成气体。

气体与冷凝器中的冷凝介质接触后，降温成液体，释放出热能。

经过蒸发
管和冷凝器的交错传热传质过程，溶质逐渐从蒸发液中蒸发出来，达到蒸
发液的浓缩效果。

总之，管膜降式蒸发器是一种重要的传热设备，其结构包括加热元件、降温元件、蒸发管、壳体以及输入和输出装置。

通过加热蒸发液，利用蒸
发管和降温器的交错传热传质过程，将溶质从蒸发液中蒸发出来，达到浓
缩液体的目的。

该设备在工业生产中具有广泛的应用前景。

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。

本科毕业论文(设计) 题目：奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计学院：化学与化工学院班级： 09级化学六班姓名：王玉婷指导教师：李强职称：讲师完成日期： 2013 年 5 月 30 日奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计摘要：本设计从保护牛奶营养和节约能源的角度，对生产车间进行了物料和能量的衡算，对奶粉生产工艺中蒸发过程进行设计，采用三效降膜蒸发器。

关键字：全脂乳粉；工艺设计；三效降膜蒸发器目录1 引言.............................................................⑴2 设计方案的选择及流程说明.........................................⑴2.1 概述...........................................................⑴2.1.1 蒸发原理.....................................................⑴2.1.2 蒸发操作方法的选择...........................................⑴2.1.3 蒸发设备的选择...............................................⑵2.1.4 降膜蒸发器的结构图...........................................⑶2.1.5 蒸发器辅助设备的选择.........................................⑶2.1.6 蒸发过程的主要经济指标.......................................⑶2.2 设计方案确定...................................................⑷2.2.1 蒸发的基本流程...............................................⑷2.2.2 多效蒸发最佳效数的确定.......................................⑷3 浓缩设备选型及热量衡算...........................................⑷3.1 设备选型.......................................................⑷3.1.1 设计条件.....................................................⑷3.1.2 设备参数.....................................................⑸3.1.3 物料预热温度.................................................⑸3.1.4 各效参数.....................................................⑸3.1.5 热焓.........................................................⑹3.2 热量衡算.......................................................⑹3.2.1 各效蒸发水量.................................................⑹3.2.2 浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算...........................⑺3.2.3 预热物料所需热量及蒸汽消耗量计算.............................⑻3.2.4 系统加热蒸汽消耗量计算.......................................⑻3.2.5 系统冷却水消耗量.............................................⑼3.3 系统热量衡算小结...............................................⑽3.3.1 带入系统热量.................................................⑽3.3.2 从系统中带出的总热量.........................................⑾4 设备选型.........................................................⑿5 设计的评价与感想.................................................⑿6 结论.............................................................⑿参考文献...........................................................⒀致谢...............................................................⒂1 引言全脂奶粉含有牛奶中的优质蛋白质、脂肪、多种维生素以及钙、磷、铁等矿物质，是适合天天饮用的营养佳品，可防止皮肤干燥及暗沉，使皮肤白皙，有光泽；也可补充丰富的钙质，适合缺钙的人、少儿、易怒、失眼者以及工作压力大的人。

乳品降膜式蒸发器的设计要点一、物料预热一般乳品蒸发器的进料温度为5℃，这样物料进入蒸发器之前就需要预热到一效蒸发器的沸点以上，以便牛奶已进入一效便开始蒸发，蒸发器的加热面积全部用于蒸发，提高了蒸发效率（一效沸点在68℃-72℃之间）。

乳品降膜蒸发器常常采用盘管式预热，盘管式预热器装在蒸发器壳体内，此种设计预热简单，结构紧凑，成本低，但是进料量大时按理论计算需增大管径，此时制造困难，而且在蒸发器内传热效果不好，末级预热温度达不到设计温度，而且相差很大，因此生产能力不稳定。

采用盘管式预热器时，物料进入一效和二效时，物料管线必须先向下流，由蒸发器的下部进入盘管物料预热器后从上部流出。

这样保证物料在特殊情况下无法流出（例如：停电或物料泵发生故障时），预热盘管内仍充满液体，保证不焦管，预热蛇管内不堵管。

因为一效和二效的温度比较高，所以进入一效和二效的预热盘管中如此布置是很有必要的。

实践证明大于10T/h的蒸发量时盘管式预热器已经不适用。

当蒸发量大于10T/h，一般采用外置式预热器，此种预热器安装在蒸发器的壳体外，形式有列管式、盘管式和板式等。

一般乳品中多用列管式预热器，因为板式预热器的清洗效果不好。

外置列管式预热器的蒸汽一般从蒸发器的上部壳体引入，加热蒸汽在预热器中变成冷凝水的同时放出不凝性气体，不凝性气体一般随冷凝水从预热器的下部进入效体壳层中由真空泵抽走，也可在预热器上单独设置不凝性气体管单独排出。

注意冷凝水的排出管中要设置U型弯，以形成良好的水封，确保进汽和排水的顺利进行。

物料在预热过程中没有相变，热量可按Q=C*m*△t计算，C：牛乳比热容：3.95kJ/（kg. ℃）；m：牛乳的质量流量：kg/s；△t：牛乳的升温：出料温度-进料温度。

按照热量衡算Q=C*m*△t=A*K*△T，式中：A：预热器的加热面积，m2；K：传热系数；△T:对数温差。

可根据此式计算出预热器的换热面积。

（一、二、三、四、冷凝器、杀菌器中的传热系数怎么计算或查找？）在盘管式预热器的设计中，物料速度一般按 1.2-1.3m/s，牛乳密度按：1.028-1.038g/cm3计算，先根据流量计算出管径的大小，根据计算出的面积，管子的中径，可计算出盘管的长度，在设计盘管的直径和圈数，一般盘管式预热管置于效体的膨胀段，预热盘管的成型直径比效体的膨胀段直径小160～200mm。

降膜蒸发器分类：
单效降膜蒸发器、多效降膜蒸发器（双效降膜蒸发器、三效降膜蒸发器、四效降膜蒸发器等）、MVR降膜蒸发器等。

136.一611.二988
降膜蒸发器适用范围：
适用于蒸发后浓度低于饱和浓度值的盐类物料，热敏性、粘滞性、发泡性、浓度较低，流动性较好的物料。

常用于牛奶、葡萄糖、淀粉、木糖、制药、化工、生物工程、环保工程、废液回收等行业进行低温连续式蒸发浓缩，具有传热效率高，物料受热时间短等主要特点。

降膜蒸发器的工作原理：
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。

降膜蒸发器的系统组成：
各效加热蒸发器、各效分离器、冷凝器、热压泵、杀菌器、保温管、真空系统、各效料液输送泵、冷凝排水泵、操作平台、电器仪表控制柜及阀门、管路等系统组成。

MVR蒸发器工艺流程。

食品工程原理课程设计题目:日产12吨浓缩牛奶蒸发器的设计系别:食品与生物工程学院专业: 食品科学与工程学号:姓名:手机号码2013年 1 月 3 日目录第一章任务书--------------------------------------------------- 41. 设计任务及操作条件-------------------------------------------- 4 第二章蒸发工艺设计计算--------------------------------------- 4 §2·1蒸浓液浓度计算 ------------------------------------------------ 4 §2·2溶液沸点和有效温度差的确定 ------------------------------------ 5 §2·2·1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 --------------- 6 §2·2·2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失--------------------- 6 §2·2·3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失--------------- 7§2·3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算---------------------------8 §2·4蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布 -------------------- 9 §2·5有效温差再分配 ----------------------------------------------- 10 第三章蒸发器工艺尺寸计算--------------------------------------- 12§3·1 加热管的选择和管数的初步估计-------------------------------- 12 §3·1·1加热管的选择和管数的初步估计------------------------------- 12 §3·1·2循环管的选择---------------------------------------------- 13 §3·1·3加热室直径及加热管数目的确定-------------------------- 13 §3·1·4分离室直径与高度的确定------------------------------------- 14 §3·2接管尺寸的确定 ----------------------------------------------- 15 §3·2·1溶液进出口------------------------------------------------ 15 §3·2·2加热蒸气进口与二次蒸汽出口-------------------------------- 15 §3·2·3冷凝水出口------------------------------------------------ 15第四章、蒸发装置的辅助设备-------------------------------------- 16 §4·1气液分离器 --------------------------------------------------- 16 §4·2蒸汽冷凝器 --------------------------------------------------- 16 §4·2·1由计算可知,进入冷凝器的二次蒸汽的体积流量可计算得到冷凝器的直径D ------------------------------------------------------------- 17第五章工艺计算汇总表------------------------------------------ 17第六章工艺流程图、主体设备结构图 ------------------------------ 17 §4·1工艺流程图 ---------------------------------------------------- 18 §4·2主体设备结构图----------------------------------------------- 18 第七章课程设计心得------------------------------------------- 21 参考文献：----------------------------------------------------- 22第一章任务书1. 设计任务日产12吨浓缩牛奶蒸发器的设计一、原始数据：加热蒸气压：240kpa冷凝器真空度：90 kpa绝对压力：1.34pa10原料浓度：13%成品浓度：42-48%牛奶原料密度：1030kg/m3日产量：12T/天日工作时间：10h生产车间在一楼冷凝水使用深井水，平均水温10℃第二章蒸发工艺设计计算§2·1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。

奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计在奶粉生产工艺中，三效降膜蒸发器是一种常用的设备，用于奶粉浓缩过程中的脱水操作。

它可以将蒸汽能量有效利用，将奶粉原液中的水分蒸发出去，从而增加奶粉的浓度。

本文将介绍三效降膜蒸发器的设计原理、结构和操作特点。

1.设计原理三效降膜蒸发器是通过多级蒸发原理进行奶粉浓缩的。

其主要原理是利用多级蒸发的方式，将蒸汽在不同的压力下作用于奶粉原液中，使得其蒸发温度逐级降低，从而实现蒸发效果的最大化。

三效降膜蒸发器通常包括高压、中压和低压三个级别，通过级别间的热交换与传热，达到高效的蒸发效果。

2.设计结构三效降膜蒸发器通常由蒸发器本体和相应的辅助设备组成。

蒸发器本体由多级蒸发器组成，每个级别都由一个或多个蒸发室组成。

蒸发室内部有一系列的降膜板，奶粉原液从顶部喷入，通过降膜板和下部集液器之间的间隙向下流动。

蒸汽则从底部进入蒸发室，与奶粉原液进行交换和传热。

蒸汽和奶粉原液之间的热交换使得原液中的水分蒸发出去，从而实现浓缩的目的。

3.操作特点三效降膜蒸发器具有以下操作特点：(1)高效节能：通过多级蒸发的方式，使得蒸发温度逐级降低，减少了能量的消耗，提高了蒸发效率，从而实现了高效节能的目的。

(2)产物质量好：通过降低蒸发温度，减少了蒸发过程中的物料热负荷，有效地保护了物料中的活性成分，提高了产物的质量。

(3)操作稳定可靠：三效降膜蒸发器采用多级蒸发原理，各级之间通过热交换器进行热量的传递和平衡，具有较好的稳定性和可靠性，可实现长时间连续稳定运行。

(4)维护方便：三效降膜蒸发器的结构相对简单，操作方便，清洗和维护也相对容易。

(5)自动化程度高：三效降膜蒸发器可以与计算机联网，实现自动控制和数据采集，提高了生产的自动化程度和控制精度。

总之，三效降膜蒸发器是奶粉生产中不可或缺的关键设备，其设计原理、结构和操作特点都能够很好地满足奶粉浓缩的需求，提高生产效率，并保证产品质量的稳定性。

对于奶粉生产企业来说，选择合适的三效降膜蒸发器，并合理设计其工艺流程，对于提高生产效率和产品质量至关重要。

齐齐哈尔大学⁄的真蒸发水量为2000kgℎ空降膜蒸发器⁄的真空降膜蒸发器题目蒸发水量为2000kgℎ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⁄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2000kgℎ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。