食品工程原理课程设计
食品工程原理课程设计说明书
甲醇、水填料精馏塔的设计
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目录
一、设计任务书 (3)
二、设计方案简介 (3)
三、工艺计算 (5)
1．基础物性数据 (5)
（1）液相物性的数据 (5)
（2）气相物性数据 (5)
（3）气液相平衡数据 (5)
（4）物料衡算 (6)
2．填料塔的工艺尺寸的计算 (7)
（1）塔径的计算 (7)
（2）填料层高度计算 (9)
（3）填料塔附属高度及总高计算 (11)
（4）填料层压降计算 (11)
（5）液体分布器简要设计 (12)
（6）吸收塔接管尺寸计算 (13)
四、设计一览表 (13)
五、主要符号说明 (14)
六、参考文献 (15)
七、附图……………………………………………………………………………
食品工程原理课程设计任务书
设计题目：分离甲醇-水混合物的填料精馏塔
第一章流程的确定和说明
一、加料方式
加料方式有两种，高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可以节省一笔动力费用。但由于多了高位槽，建设费用相应增加，采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单、安装方便；如采用自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。本次实验采用高位槽加料。
二、进料状况
进料状况一般有冷夜进料、泡点进料。对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，节省加料费用。但冷液进料受环境影响较大，对于沈阳地区来说，存在较大温差，冷液进料会增加塔底蒸汽上升量，增大建设费用。采用泡点进料，不仅对稳定塔操作较为方便，且不受季节温度影响。综合考虑，设计上采用泡点进料。泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，股精馏段和提馏段塔径基本相等，制造上较为方便。
三、塔顶冷凝方式
塔顶冷凝采用全凝器，用水冷凝。甲醇和水不反应，且容易冷凝，故使用全凝器。塔顶出来的气体温度不高，冷凝后回流液和产品温度不高，无需进一步冷却，此次分离也是希望得到甲醇，选用全凝器符合要求。
四、回流方式
回流方式可分为重力回流和强制回流。对于小型塔，回流冷凝器一般装在塔顶。其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流冷凝器回流控制较难。如果需要较高的塔处理量或板数较多时，回流冷凝器不宜安装在塔顶。而且塔顶冷凝器不宜安装、检修和清理。
在这种情况下，可采用强制回流，塔顶上升蒸汽采用冷凝器冷却以冷回流流入塔中。由于本次设计为小型塔，故采用重力回流。
五、加热方式
加热方式分为直接蒸汽和间接蒸汽加热。直接蒸汽加热直接由塔底进入塔内。由于重组分是水，故省略加热装置。但在一定的回流比条件下，塔底蒸汽对回流液有稀释作用，使理论塔板数增加，费用增加。间接蒸汽加热是通过加热器使釜液部分汽化。上升蒸汽与回流下来的冷液进行传质，其优点是使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论塔板
数，缺点是增加加热装置，本次设计采用间接蒸汽加热。
六、加热器
采用U形管蒸汽间接加热器，用水蒸汽作加热剂。因为塔较小，可将加热器放在塔即再沸器。这样釜液部分汽化，维持了原有浓度，减少理论塔板数。
第二章精馏塔的设计计算
第一节操作条件及基础数据
一、操作压力
精馏操作按操作压力可分为常压、加压和减压操作。精馏操作中压力影响非常大。当压力增大时，混合液的相对挥发度减小，对分离不利；当压力减小时，相对挥发度将增大，对分离有利。但当压力太低时，对设备要求较高，设备费用增加。因此再设计时一般采用常压精馏。甲醇-水系统在常压下挥发度相差较大，较易分离，故本设计采用常压精馏。
二、气液平衡时x、y、t数据
气液平衡时，x、y、t数据如表1所示
表1 气液平衡关系表
温度t/℃甲醇摩尔分数温度t/℃甲醇摩尔分数
液相x/% 气相y/% 液相x/% 气相y/%
100 0 0 73.8 46.20 77.56
92.9 5.31 28.34 72.7 52.92 79.71
90.3 7.67 40.01 71.3 59.37 81.83
88.9 9.26 43.53 70.0 68.49 84.92
85.0 13.15 54.55 68.0 85.62 89.62
81.6 20.83 62.73 66.9 87.41 91.94
78.0 28.18 67.75 64.7 100 100
76.7 33.33 69.18
注：摘自《化工工艺设计手册》下册P710 表19-38（2）
第二节精馏塔工艺计算
一、物料衡算
1.物料衡算图
95%
15000kg/h,20%
0.2%
2.物料衡算
已知：F '=15000kg/h,质量分数：F x '=20%,D x '=95%,W
x '=0.2% 甲醇M =30.04kg/kmol,水M =18.02kg/kmol
进料液、馏出液、釜残液的摩尔分数分别为F x 、D x 、W x ：
123.002
.18/8004.32/2004
.32/20=+=
F x
914.002
.18/504.32/9504
.32/95=+=D x
00113.002
.18/89.904.32/2.004
.32/2.0=+=W x
进料平均相对分子质量：4.71902.18)123.01(04.32123.0=?-+?=M kg/h 原料液：88.759kg/mol
98.25kg/h
15000==
F kmol/h
总物料：W D F +=
易挥发组分：W D F Wx Dx Fx += 代入数据解得：?
?
?==kmol/h 34.4658kmol/h
46.4101W D
塔顶产品的平均相对分子质量：
834.30)914.01(02.18914.004.32=-?+?=D M kg/kmol
塔顶产品质量流量：
986.3127446.101834.30=?=='D M D D kg/kmol
塔釜产品平均相对分子质量：
036.18)00113.01(02.1800113.004.32=-?+?=W M kg/kmol
塔釜产品质量流量：
11875052036.18434.658=?=='W M W W kg/h
3.物料衡算结果
表2 物料衡算结果表
塔顶出料 塔底出料 进料 质量流量/(kg/h)
3127.986
11875.52
15000
质量分数/% 95 0.2 20 摩尔流量/(kmol/h) 101.446 658.434 759.88 摩尔分数/% 91.4
0.113
12.3
4.塔顶气相、液相、进料和塔底的温度分别为 VD t 、LD t 、F t 、W t 查表1，用内插法算得： 塔顶：
C t t L
D LD ?=?--=--20.669
.667.649
.6641.8710041.874.91
C t t V
D VD ?=?--=--16.670
.689.660.6862.8994.9162
.894.91
塔釜：
C t t W W
?=?--=--85.999
.9210010031.50113.00
进料：C t t F
F ?=?--=--85.859
.880.859.8826.915.1326.93.12
精馏段平均温度：C t t t F VD ?=+=+=
51.762
85
.8116.6721 提馏段平均温度C t t t F W ?=+=+=
85.922
85.8585.9922 5.平均相对挥发度α
取y x -曲线上两端点温度下α的平均值 查表1可得：
9.92=t ℃时，05.731
.5)34.28100()
31.5100(34.28)1()1(1=?--?=--==
x y x y x y x y A B B A α 9.66=t ℃时，64.141
.87)94.91100()
41.87100(94.91)1()1(2=?--?=--=
x y x y α
所以 35.42
64
.105.72
2
1=+=
+=ααα
6.回流比的确定 作图法 由图可知：
=+1
100m in R x D
40.05
所以，5
.4014
.91min =+R
得：=min R 1.26
又操作回流比R 可取： R=(1.1~2)R min 所以 R=2R min =2×1.26=2.55 二、热量衡算 1.热量示意图 2.加热介质的选择
常用的加热剂有饱和水蒸气和烟道气。饱和水蒸气是一种应用最广的加热剂。由于饱和水蒸气冷凝时得传热系数很高，可以通过改变蒸汽压力准确地控制加热温度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100~1000℃，适用于高温加热。烟道气的缺点是比热容及传热系数很低，加热温度控制困难。本设计选用300kPa （温度为133℃）的饱和水蒸气作为加热介质。水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本会相应降低，塔结构也不复杂。 3.冷却剂的选择
常用的冷却剂是水和空气，应因地制宜加以选用。受当地气温限制，冷却水一般为10~25℃.如需冷却到较低温度，则需采用低温介质，如冷冻盐水、氟利昂等。本设计建厂地区为沈阳。沈阳市夏季最热月份平均气温为25℃，故选用25℃的冷却水，选升温10℃，即冷却水的出口温度为35℃. 4.热量衡算
（1）冷凝器的热负荷
)()1(LD VD c I I D R Q -+=
式中-VD I 塔顶上升蒸汽的焓；
-LD I 塔顶馏出液的焓。
又水甲V D V D LD VD H x H x I I ?-+?=-)1( 式中-?甲V H 甲醇的蒸发潜热；
-?水V H 水的蒸发潜热。
蒸发潜热的计算： 蒸发潜热与温度的关系
38
.01
212)11(
r r V V T T H H --?=? 式中-r T 对比温度。
表3 沸点下蒸发潜热列表
沸点/℃
蒸
发
潜
热
V H ?/(1kJ/kg -)
c T /K
甲醇 64.7 1105 513.15 水
100
2257
648.15
注：摘自《化工原理》修订版，上册附录4(P328~329)及附录18(P350~351)。 67.16℃时，甲醇：663.015
.51316.6715.27322=+==
c r T T T 658.015
.5137
.6415.27311=+==
c r T T T 蒸发潜热：833.1098)658
.01663.01(110538
.0=--?=?甲V H
同理，水：523.015
.64816.6715.27322=+='=
c r T T T 576.015
.648100
15.27311=+='=
c r T T T 蒸发潜热：kg kj H V /550.2356)576
.01525.01(225738
.0=--?=?水
所
以
kg
kj H x H x I I V D V D LD VD /67.801550.2356)914.01(833.1098914.0)1(=?--?=?-+?=-水甲
所以h kJ I I D R Q LD VD c /109.867.801986.3127)155.2()()1(6
?=??+=-'+=
(2)冷却水消耗量
)
(12t t C Q W pc c
c -=
式中-c W 冷却水消耗量；kg/h;
-pc C 冷却介质在平均温度下的比热容，C)kJ/(kg ?
-21,t t 冷却介质在冷凝器进出口处的温度，℃。
所以C t t t ?=+=+=
252
35
15221 此温度下冷却水的比热容)/(18.4C kg kJ C pc ??=
所以h kg t t C Q W pc c c /106.1)
1535(18.41034.1)(57
12?=-??=-=
(3)加热器热负荷及全塔热量衡算
列表计算甲醇、水在不同温度下混合物的比热容p C （单位：C)kJ/(kg
?） 塔顶 塔釜 进料 精馏段 提馏段 甲醇(1) 3.079 3.501 3.314 3.198 3.448 水(2) 4.183
4.220
4.203
4.193
4.215
精馏段：
甲醇kg kJ t t C F LD p /481.62)85.8520.66(198.3)(1-=-?=- 水kg kJ t t C F LD p /392.82)85.8520.66(193.4)(2-=-?=- 提馏段：
甲醇kg kJ t t C F W p /272.48)85.8585.99(448.3)(1=-?=-
水kg kJ t t C F W p /01.59)85.8585.99(215.4)(2=-?=- 塔顶流出液的比热容：
)/(134.3183.405.095.0079.3)1(211C kg kJ C x x C C p D D p p ??=?+?='-+'=
塔釜流出液的比热容：
)/(219.4220.4998.0002.0501.3)1(212C kg kJ C x x C C p W W
p p ??=?+?='-+'= 为简化计算，现以进料焓，即81.85℃时的焓值为基准。 根据表2可得：h kg D /986.3127=，h kg W /52.11875=
h kJ t
DC dt C D Q p t t p D LD
F
/1093.1)85.8520.66(134.3986.3127511?-=-??=?==? h
kJ t
WC dt C W Q p t t p Wj W
F /1099.6)85.8585.99(203.452.11875522/?=-??=?==? 对全塔进行热量衡算：
=++=+F C W D S F Q Q Q Q Q Q
所以h kJ Q S /104.9109.81099.61093.16
655?=?+?+?-=
由于塔釜热损失为10%，则%90=η 所以h kJ Q Q S
S /1004.19
.0104.9/76
?=?=='η
式中-S Q 加热器理想热负荷；
-'S
Q 加热器实际热负荷； -D Q 塔顶馏出液带出热量；
-W Q 塔底馏出液带出热量。
加热蒸汽消耗量：
查得:.12168=?水蒸气V H kJ/kg (133.3 ,300kPa)
h kg H Q W V S h /8.47961
.21681004.17
=?=?'=
(4)热量衡算结果
表4 热量衡算结果表 符号 kJ/h C
Q h kg W C
/ h
kJ Q F
/
h kJ Q D /
h kJ Q W / h kJ Q S /' h
kg W h / 数值
6
10
9.8?
5
106.1?
5
1093.1?- 5
1099.6?
7
10
04.1?
4796.8
三、理论塔板数的计算
由于本次设计时，相对挥发度是变化的，所以不可用简捷法，只能用作图法。 精馏段操作线方程为 1
1+++=
R x
x R R y D 因为所选为泡点进料，所以q=1。
由图可知，精馏塔理论塔板数为6块，其中精馏段3块，提馏段3块。
第3节 精馏塔主要尺寸的设计计算
一、精馏塔设计的主要依据和条件
表5 甲醇-水在不同温度下的密度（kg/m 3
）
温度/C ?
甲醇 水 50 760 988.1 60 751 983.2 70 743 977.8 80 734 971.8 90 725 965.3 100
716 958.4
表6 甲醇-水在特殊点的粘度（mPa.s ）
物质 甲醇 水 塔顶：66.20C ?
0.323
0.4218
塔底：99.85C ? 0.253 0.2833 进料：85.85C ?
0.263 0.3317
1、 塔顶条件下的流量及物性参数
D x =0.914, D x ' =0.95, D=101.446 kmol/h （1）气相平均相对分子质量
=+=）—（水甲D x 1x M M M D VD 32.04?0.914+18.02?(1-0.914)=30.65kg/kmol （2）
液相平均相对分子质量
==VD LD M M 30.65kg/kmol
（3）气相密度 =+?=??=
20
.6615.27315
.2734.2265.304.22 p p T T M VD VD ρ 1.101 kg/m 3
（4）液相密度
=LD t 66.20C ?,查表5，用内插法算得：
=甲ρ746.04kg/m 3, =水ρ979.85kg/m 3
85
.9795.0004.7465.90'1'1
+=-+=
水甲）（ρρρD D LD
x x
解得： =LD ρ755.05 kg/m 3
（5）液相粘度
查表6可得：=LD t 66.20C ?时 =甲μ0.323mPa.s,=水μ0.428mPa.s
=-+=）（水
甲D D LD x 1x μμμ0.323?0.914+0.428?(1-0.914)=0.332mPa.s （6）塔顶出料的质量流量
=?=LD M D D '101.446?30.65=3109.32 kg/h
表7 塔顶数据结果表 符号 kmol
kg M LD /
kmol
kg M VD / 3
/m
kg VD
ρ
3
/m
kg LD
ρ
s
mPa LD
?μ
h
kg D /' h
kmol D / 数值
30.65 30.65 1.101 755.05 0.332 3109.32 101.46
2塔釜条件下的流量及物性参数
=w x 0.00113， =w x '0.002, =W 658.434kmol/h （1）液相相对分子质量
由于甲醇浓度很小，所以液相可视为纯水。
kmol M M M VW LW /kg 2.018===水
（2）气相密度 =w t 99.85C ?
=
??=
。。p p T M VW VW T 4.22ρ=+?85
.9915.27315.2734.2202.180.589kg/m 3 （3）液相密度 =W t 99.85C ?
查表5，用内插法得：==水ρρLW 959.4Kg/m 3
（4）塔釜出料的流量
=?=LW M W W '658.434?18.02=11864.98 kg/h （5）液相粘度
查表6可得：=W t 99.85C ?,=水μ0.253 mPa.s 所以 ==水μμLW 0.253 mPa.s 表8 塔釜数据结果表 符号 kmol
kg M LW / kmol
kg M VW / 3
/m
kg VW
ρ
3
/m
kg LW
ρ
s
mPa LW ?μ
h
kmol W / h
kg W /' 数值
18.02 18.02 0.589 959.4 0.253 658.434 11864.98
3、进料条件下的流量及物性参数
=F 759.88kmol/h, =F x 12.3%, =F x '20% 查表1得：
F x 9.26 12.3 13.15 F y 43.53 F y 54.55
由内插法可得：
F
y --=--55.543
.1215.1353.4355.5426.915.13
解得：=F y 53.14%=0.53 (1)气相平均相对分子质量
=-+=水甲）（M M y M F F VF y 10.53?32.04+（1-0.53）?18.02=25.45 kg/kmol (2)液相平均相对分子质量
=-+=水甲）（M M x M F F LF x 10.123?32.04+（1-0.123）?18.02=19.74 kg/kmol (3)气相密度 =+?=??=
85
.8515.27315
.2734.2245.254.2200p p T T M VF VF ρ0.86 kg/kmol (4)液相密度
由表5数据，用内插法求出
=甲ρ728.74kg/m 3
, =水ρ968kg/m 3
968
.2
0174.728.20'1'1
-+=
-+
=
水
甲
ρρρF
F
LF
x x
解得 =LF ρ908.35kg/m 3
(5)液相粘度
查表6得：85.85t C =,0.263mPa s μ=?甲, 0.3317mPa s μ=?水
(1)0.1230.263(10.123)0.33170.323LF f f x x mPa s μμμ=+-=?+-?=?甲水
（6）进料质量流量
15000F kg h '= 表9 进料数据结果表 符号
VF M kg kmol LF
M kg kmol
3VF kg m ρ 3
LF kg m ρ LF mPa s μ? F kg h ' F kmol h 数值 25.45 19.74 0.86 908.35 0.323 15000 759.88 4.精馏段的流量及物性参数
（1）气相平均相对分子质量 30.6525.45
28.0522
VD VF V M M M kg kmol ++===精
（2）液相平均相对分子质量 30.6519.74
25.2022
LD LF L M M M kg kmol ++===精
(3) 气相密度 31.1010.86
0.982
2VD VF
V kg m ρρρ++=
=
=精
（4）液相密度
3755.05908.35
831.72
2
LD LF
L kg m ρρρ++=
=
=精
(5) 液相粘度 30.3320.323
0.3282
2
LD LF
L kg m μμμ++=
=
=精
（6）气相流量
摩尔流量 ()()1 2.551101.446360.13V R D k m o l h
=+=+?=
精 质量流量 360.1328.0510101.65
V V V M k g h '=?=
?=精精精 （7）液相流量
摩尔流量 2.55101.446258.69L R D k m o l h
==?=
精 质量流量 258.6925.206158.99
L L L M
k g h '=?=?=精精 表10 精馏段数据结果表 符号
V M kg kmol 精
L M kg kmol 精
3V kg m ρ精
3L kg m ρ精
L mPa s μ?精
V kg h '精
V kmol h 精
L kg h '精
L kmol h
精
数值 28.05 25.20 0.98 831.7 0.328 10101.65 360.13 6518.99 258.69 5.提留段流量及物性参数
（1）气相平均相对分子质量 25.4518.02
21.7422
VF VW V M M M kg kmol ++===提
（2）液相平均相对分子质量 19.7418.02
18.8822
LF LW L M M M kg kmol ++===提
(3) 气相密度 30.860.589
0.7252
2VF VW
V kg m ρρρ++==
=提
（4）液相密度 3908.35959.4
933.882
2LF LW
L kg m ρρρ++=
=
=提
(5) 液相粘度 30.2530.323
0.2832
2
LW LF
L kg m μμμ++=
=
=提
（6）气相流量
摩尔流量 因为 ()1V V q F =-
-提精 所以 ()1360.13V V q F V k m o l h =+-==提精精 式中 1q =（泡点进料）
质量流量 360.1321.747829.23
V V V M k g h '=?=
?=提提提 （7）液相流量
摩尔流量 258.69759.881018.57L L q F L F k m o l h =+=+=+=提精精
质量流量 41018.5718.88 1.9210L L L M
k g h
'=?=?=?提提 表10 精馏段数据结果表
符号V M kg kmol 提 L M kg kmol 提 3V kg m ρ提 3L kg m ρ提 L mPa s μ?提 V kg h '提 V kmol h 提 L kg h '提 L kmol h
提
数值 21.74 18.88 0.725 933.88 0.283 7829.33 360.13 41092.1? 1018.57 二、塔径设计计算 1.填料选择
填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质和传热的表面,与塔内件一起决定了填料塔的性质。目前，填料的开发与应用仍是沿着散装填料和规整填料两个方向进行。
本设计选用规整填料，金属板波纹250Y 型填料。
规整填料是一种在塔内按均匀几何图形排布、整齐堆砌的填料，规定了气液流路，改善了沟流和整流现象，压降可以很小，同时还可以提供更大的比表面积，在同等溶剂中可以达到更高的传热、传质效果。
与散装填料相比，规整填料结构均匀、规则、有对称性，当与散装填料有相同的比表面积时，填料孔隙率更大，具有更大的通量，单位分离能力更大。
250Y 型填料是最早研制并应用于工业生产的板波填料，它具有以下特点：
第一，比表面积与通用散装填料相比，可提高近一倍，填料压降降低，通量和传热效率均有较大幅度提高。
第二，与各种通用板式塔相比，不仅传热面积大幅度提高，而且全塔压降及效率有很大改善。
第三，工业生产中气液质均可能带入“第三相”物质，导致散装填料机某些板式塔无法维持操作。鉴于250Y 型填料整齐的几何结构，显示出良好的抗堵性能，因而能在某些散装填料塔不适宜的场合使用，扩大了填料塔的应用范围。
鉴于以上250Y 型填料的特点，本设计采用Mellapok-250Y 型填料，因而本设计塔中压力很低。
2.塔径设计计算
方法：Bain-Hougen 关联式法
18
14
20.23lg V V F L L L a L A K g V ρρμμερρ?????????=-
??? ?????
?? 式中 F μ----------泛点空塔气速，m s ；
g ------------重力加速度，2
m s ，取9.82
m s ；
3
a
ε
-----------干填料因子，1
m -；
23250Y 250a m —比表面积，型取/m ； 32e Y —孔隙率，250型取0.97m /m ;
3,v l ρρ-气、液相密度，kg/m ；
mPa s;l u -液相粘度，
A-常数，取0.291； K-常数，取1.75；
L 、V-液、气相流量，kg/h 。 ①精馏段空塔气速及塔径计算 查表10可知
''10101.65/,6518.99/V kg h L kg h ==精精
330.98/,831.7/,0.328v L L kg m kg m mPa s ρρμ===?精精精
得:
1/41/8
20.23250 1.0936518.990.98lg 0.3430.291 1.759.80.97774.7110101.65831.7F u ?????????=-?? ? ????????? 解得 u 3.96/F m s =
因为空塔气速u 可取（0.6~0.8）
F u 所以 0.70.7 3.96 2.772/F u u m s ==?= 又
'3V V
V
M
V 10101.65
2.86/3600360036000.98
s V V m s ρρ=
=
=
=?—
精精
精
所以 s 44 2.86
1.146m u 3.14
2.772
V D π?=
==?塔径 圆整后：D 1200mm,=代入上式可算得此时的空塔气速u 2.53m/s.= ②提留段空塔气速及塔径计算
查表11可知：
''47829.23/, 1.9210/V kg h L kg h ==?提提
330.725/,933.88/,0.283v L L kg m kg m mPa s ρρμ===?提提提
所以
1/4
1/8
240.232500.725 1.92100.725lg 0.2830.291 1.759.80.97933.887829.23933.88F u ??????????=-?? ? ????????? 解得 u 3.84/F m s =
同理：空塔气速u=（0.6~0.8）
F u 此时选 0.70.7 3.84 2.69/F u u m s ==?= 又此时气体体积流量
'3V V V M
V 7829.23 3.00/3600360036000.725
s V V m s ρρ====?—
提提
提
所以
s 44 3.00
1.192m u 3.14
2.69
V D π?=
==?提留段塔径 圆整后：D 1200mm,=代入上式可算得此时的空塔气速u 2.65m/s.= ③选取整塔塔径
提留段及精馏段塔径圆整后D 1200mm,=为精馏塔的塔径。 三、填料层高度设计计算
1．填料层高度计算 ⑴精馏段
动能因子 ()
132
2.770.98 2.742//V F u
m s kg m
ρ==?=?
经查每米理论级数()12.60m NTSM -=精 所以精馏段填料层高度为 ()n 3
1.15m
2.60
Z NTSM ==
=精
精精
式中 n 精—精馏段理论塔板数。 ⑵提留段
动能因子 ()
132
2.690.725 2.29//V F u
m s kg m
ρ==?=?
经查每米理论级数()12.68m NTSM -=精 所以提馏段填料层高度为 ()n 3
1.12m
2.68
Z NTSM =
==提精提
填料层总高度 1.15 1.12 2.27m Z Z Z =+=+=精提
2．填料层压降计算 查压降曲线 ⑴精馏段
液体负荷 ()320.9836003600 2.74211.75/831.7
V L l F
m m h ρρ==??=? 用精馏段动能因子F 查液体负荷l 分别为5和10时的每米填料层压降，再用内插法算
()3211.75/l m m h =?时的每米压降。
Z
p l ?
22.010 25.020 ? 当()3211.75/l m m h =?时， 0.223/a p
kP m Z
?= 所以精馏段压降： 0.223 1.540.34
3p
p Z k P a Z
??=?=?=精 ⑵提馏段
液体负荷 ()320.725
36003600 2.297.52/933.88
V L l F
m m h ρρ==??=? 同理，用提留段动能因子F 查液体负荷l 分别为5和10时的每米填料层压降，再用内插法算()
327.52/l m m h =?时的每米压降。
l
p Z
? 166.05 179.010
? 当()3
2
7.52/l m m h =?， 0.173/a
p kP m Z
?=
所以提馏段压降： 0.173 2.240.38
8p
p Z k P a Z
??=
?=?=精 全塔填料层总压降： 0.3430.3880.731p p p kPa ?=?+?=+=精提 3.填料层持液量的计算
（1）精馏段
由上可知：液体负荷)/(75.112
3
h m m l ?= 气体动能因子2
1
3
)
/(/742.2m kg s m F ?=时
))/(/(23
h m m l ? 9 12 ()
33
2
/10
/m m
h L - 4.34 5.33
有内插法可算得：当l=11.75m 3/(m 2.h)时h L 的值：
7510)33.5(13
.111210)34.433.5(9122
2--?--=?--L h
所以332
/1025.5m m h L -?=
（2）提留段
由上可知：液体负荷)/(52.72
3h m m l ?= 动能因子：2
1
3
)/(/29.2m kg s m F ?=
同理可查得：当 2
1
3
)
/(/29.2m kg s m F ?=时不同液体负荷下的持液量。
))/(/(2
3
h m m l ? 6 9 ()
33
2
/10
/m m
h L - 3.55 4.25
有内插法可算得：当)/(52.72
3h m m l ?=时h L 的值：
3322
2/1090.310
)55.3(6
52.710)55.325.4(69m m h h L L ---?=??--=?--
精馏段 提留段 全塔 气体动能因子))/(//(21
3m kg s m F ?
2.742 2.29 每米填料压降)//(m kPa Z
P
? 0.223 0.173 填料压降kPa P /?
0.343 0.388 0.731 填料高度Z/m 1.12
1.12
2.24 持液量(
)
3
3
//m m h L
2
1025.5-? 21090.3-?
第三章 附属设备及主要附件的选型计算
第1节 冷凝器
本设计冷凝器选用重力回流直立或管壳式冷凝器原理。对于蒸馏塔的冷凝器，一般选用列管式，空气冷凝螺旋板式换热器。因本设计冷凝器与被冷凝流体温差不大，所以选用管壳式冷凝器，被冷凝气体走管间，以便于及时排出冷凝液。
冷凝水循环与气体方向相反，即逆流式。当气体流入冷凝器时，使其液膜厚度减弱，传热系数增大，利于节省面积，减少材料费用。取冷凝器传热系数 )/(2302)/(5502
2
C h m kJ C h m kcal K ?
?
??=??= 沈阳地区夏季最高平均水温为15C ?
，温升20C ?
。 对于逆流： T 66.20C ?
←67.16C ?
T 15C ?
→35C ?
所以 C t t t t t m ?=-----=???-?=
?95.40)3516.67()
1520.66(ln )
3516.67()1520.66(ln 1
2
12 据表4可得： h kJ Q C /109.86
?=
所以冷凝器冷凝面积 26
41.9495
.402302109.8m t K Q A m C =??=?=
查取有关数据如下： 表13 公称直径/mm 管程数 管数 管长/mm 换热面积/m 2
公称压力/MPa 1200
Ⅲ
435
2500
5
.9495
25
注：摘自《金属设备》上册P118表2-2-5和P132表2-2-8。. 标准图号：JB-1145-71-2-30 设备型号：G400 I-16-16
第2节 加热器
选用U 型管加热器，经处理后，放在塔釜内。蒸汽选择133.3C ?
饱和水蒸气，传热系数
)/(4186)/(100022C h m kJ C h m kcal K ????=??=
C t ?
=-=?3.331003.133
由表4可得：h kJ Q s /1004.17
'?=
换热面积：27
'61.743
.3341861004.1m t K Q A S =??=?=
表14
公称直径 管程数 管数 管长/mm 换热面积/mm 公称压力/Mpa
1200 Ⅲ 428 2000
5
.7475
25
注：摘自《金属设备》上册P118表2-2-5和P132表2-2-8。 标准图号：JB-1145-71-1-21 设备型号：G400Ⅱ-16-15
第三节 塔内其他构件 一、接管管径的计算和选择
1、进料管
本次加料选用高位进料，所以W F 可取0.4~0.8m/s 。本次设计取W F =0.6m/s 。
食品工程原理课程设计
设计任务书 1、设计题目：年处理量为4400吨桃浆蒸发器装置的设计； 试设计一套三效并流加料的蒸发器装置，要求将固形物含量10%的桃浆溶液浓缩到42%，原料液沸点进料。第一效蒸发器的饱和蒸汽温度为103℃，冷凝器的绝对压强为20kPa。 2、操作条件： （1）桃浆固形物含量：入口含量10%，出口含量42%； （2）加热介质：温度为103℃的饱和蒸汽，各效的冷凝液均在饱和温度下排出，假设各效传热面积相等，并忽略热损失； （3）每年按330天计，每天24小时连续生产。 3、设计任务： （1）设计方案简介：对确定的工艺流程及蒸发器型式进行简要论述。 （2）蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。 （3）蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。 （4）蒸发器的主要结构尺寸设计。 （3）绘制蒸发装置的流程图，并编写设计说明书。
目录 设计任务书 (1) 第1章绪论 (3) 1.1蒸发技术概况 (3) 1.1.1蒸发 (3) 1.1.2发生条件 (3) 1.1.3蒸发的两个基本过程 (3) 1.1.4影响因素 (3) 1.1.5影响蒸发的主要因素 (4) 1.2蒸发设备 (4) 1.2.1蒸发器 (4) 1.2.2蒸发器分类 (4) 1.2.3蒸发器的特点 (5) 1.3蒸发操作的分类 (7) 1.4蒸发在工业生产中的应用 (8) 第2章设计方案 (9) 2.1蒸发器的选择 (9) 2.2蒸发流程的选择 (9) 2.3操作条件 (10) 第3章蒸发器的工艺计算 (11) 3.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (11) 3.2估计各效溶液的沸点和有效总温度 (11) 3.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发器水量的初步计算 (13) 3.4蒸发器传热面积的估算 (14) 3.5有效温差的分配 (15) 3.6校正 (15) 3.7设计结果一览表 (17) 符号说明 (18) 参考文献 (20) 结束语 (21)
食品工程原理练习题
传热练习题 1、 某加热器外面包了一层厚度为300mm 的绝缘材料，该材料的热导率为0.16W/(m ·℃)，已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm 处为75℃，试求加热器外壁面的温度为多少？ 2、 用套管换热器将果汁从80℃冷却到30℃，果汁比热为3.18kJ/kg ℃，流量为240kg/h 。冷却水与果汁呈逆流进入换热器，进口和出口温度分别为10℃和20℃，若传热系数为450W/m 2℃，计算换热面积和冷却水用量。 3、在一内管为Φ25mm×2.5mm 的套管式换热器中，用水冷却苯，冷却水在管程流动，入口温度为290K ，对流传热系数为850W/(m 2·K)，壳程中流量为1.25kg/s 的苯与冷却水逆流换热，苯的进、出口温度分别为350K 、300K ，苯的对流传热系数为1700 W/(m 2·K)，已知管壁的热导率为45 W/(m·K)，苯的比热容为c p =1.9 kJ/(kg·℃)，密度为ρ=880kg/m 3。忽略污垢热阻。试求：在水温不超过320K 的最少冷却水用量下，所需总管长为多少（以外表面积计）？ 4、 在一单程列管式换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将36000kg/h 的乙醇水溶液从25℃加热到75℃。列管换热器由90根Ф25mm×2.5mm ，长3m 的钢管管束组成。乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。已知钢的热导率为45W/(m·℃)，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m 3，粘度为1.2×10－3Pa·s ，比热为4.02kJ/(kg·℃)，热导率（即导热系数）为0.42W/(m·℃)，水蒸汽的冷凝时的对流传热系数为104W/(m 2·℃)，忽略污垢层热阻及热损失。试问此换热器是否能完成任务（即换热器传热量能否满足将乙醇水溶液从25℃加热到75℃）？ 已知：管内对流传热系数关联式为4.08.0Pr Re )/(023.0d λα=，λμ/Pr p C =。 干燥练习题 5、 某物料在连续理想干燥器中进行干燥。物料处理量为3600kg/h, 物料含水量由20%降到5%（均为湿基）。空气初始温度为20℃，湿度为0.005kg/kg 绝干气，空气进干燥器时温度为100℃， 出干燥器时温度为40℃。试求：(1)空气消耗量；(2)预热器传热量。 6、 在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为100kg/h ，要求将湿基含水量由40%减至5%。干燥介质为干球温度20℃，相对湿度15%的空气，经预热器加热
食品工程原理实验报告
姓名：陈蔚婷 学号：1363115 班级：13级食安1班 实验一：流体流动阻力的测定 、实验目的 1 ?掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 2?测定直管摩擦系数 入与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内 入与Re 的关系曲线。 3?测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数 。 4?学会倒U 形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5?识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 、基本原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流 应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过 管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1 ?直管阻力摩擦系数入的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： P f P 1 P 2 l U 2 W f d 2 即, 2d p f l u (1) (2) 式中：入一直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m ; P f —流体流经I 米直管的压力降，Pa ; w f —单位质量流体流经I 米直管的机械能损失，J/kg ； p —流体密度，kg/m 3 ; l —直管长度，m ; u —流体在管内流动的平均流速， m/s 。
式中：Re —雷诺准数，无因次； 卩一流体粘度，kg/（m s ）。 湍流时入是雷诺准数Re 和相对粗糙度（& /d 的函数，须由实验确定。 由式（2）可知，欲测定 入需确定I 、d ,测定 p f 、u 、p □等参数。I 、d 为装置参数（装置 参数表格中给出）， P □通过测定流体温度，再查有关手册而得， u 通过测定流体流量，再由管径 计算得到。 2 ?局部阻力系数 的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 （1）当量长度法 流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为 l e 的同直径的管道所产生的机械 （2）阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数, 局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： ,P f u 2 w' f 故 式中： 一局部阻力系数，无因次； P f —局部阻力压强降，Pa ;（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降, 直管段的压降由直管阻力实验结果求取。） p —流体密度，kg/m 3 ; 滞流（层流） 时， 64 Re Re du (3) (4) 能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号 l e 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计 算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、 则流体在管路中流动时的总机械能损失 W f 为： 阀门的当量长度合并在一起计算, l e W f (8) (9) 2 P f
食品工程原理-课程设计-橙汁
.. . .. . . 食品工程原理课程设计说明书 题目：日产量72吨浓缩橙汁的初步设计 年级：2014级 学院：农学院 专业：食品1404班 指导老师: 苑博华 成员：吴悠
目录 第一章前言 1.1 选题的意义 (4) 1.2 立题的意义 (4) 1.3厂址的选择 (4) 第二章设计方案简介 2.1 选题 (5) 2.2 设计拟定工作容 (5) 第三章工艺设计 3.1工艺流程图 (6) 3.2工艺操作要求 (7) 第四章设计计算 4.1 物料衡算 (8) 4.1.1 各流程物料衡算 (8) 4.1.2 调配衡算 (9) 4.1.3 设备选型 (10) 4.2 管路设计计算及泵的选型 4.2.1选管 (11) 4.2.2选泵 (11) 第五章设计评述 (13) 第六章参考文献 (14)
第一章前言 1 . 1选题的意义 橙子是世界上栽培最广、经济价值最高的橙子类水果，成熟后变成黄色果肉酸甜适度，汁多，富有香气，是生产饮料的重要原料。橙子营养丰富，含有丰富的维生素C、钙、磷、钾、β-胡萝卜素、柠檬酸、皮甙以及醛、醇、烯等物质，常常食用可以强化免疫系统，抑制肿瘤细胞生长，明显减少胆结石的发生，增强毛细管韧性，减少人体体的胆固醇吸收，降低血脂，深受人们喜爱。由于橙子出汁率高，有良好的风味，营养丰富，经过加工可制成酸甜可口的橙子饮料，既可以保留其大部分的营养成分和风味物质，又可以增加其附加价值，为农民的创收提供帮助。 1 . 2立题的意义 作为食品专业的学生，通过本次果蔬汁加工工艺学设计，我们已初步通过学习掌握果汁加工原料的质构与加工特性、果汁加工工艺、果汁加工设备、果汁在加工生产过程中常见的质量问题、果汁加工中物料衡算及管路设计等相关基本知识。参考果蔬汁现代生产加工相关文献，我们设计日产72吨橙子生产线，在设计过程中选择橙汁加工中合理的工艺流程，选择合适的加工设备，为实际生产加工橙子提供一定的用途。 1 . 3厂址的选择 橙汁工厂的选择一般倾向于设在原材料产地附近，厂址在城市外围，原材料产地附近的郊区，有利于销售，便于辅助材料和包装
食品工程原理期末复习单项选择题
食品工程原理期末复习 单项选择题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
单项选择题：（从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内） 1、一个标准大气压，以mmHg为单位是（ B ） (A) 761 (B) 760 (C) (D) 9、一个标准大气压，以mH2O柱为单位是（ B ） (A) (B) (C) (D) 2、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示，当流体流动属于层流时，雷诺数为（ D ） (A) Re ≤ 1500 (B) Re ≤ 1600 (C) Re ≤ 1800 (D) Re ≤ 2000 10、表示流体流动形态类型可用雷诺数来表示，当流体流动属于湍流时，雷诺数为（ C ） (A) Re >3500 (B) Re >3800 (C) Re >4000 (D) Re >4200 16、一个标准大气压，以cm2为单位是（ B ） (A) (B) (C) (D) 25、一个标准大气压，以Pa为单位应为（ B ） (A) ×104 (B) ×105 (C) ×106 (D) ×105 3、流体内部流动时产生的摩擦力，对流体的流动有阻碍的作用，称为流体的 （ D ） (A) 比热 (B) 密度 (C) 压力 (D) 粘性 5、流体流过任一截面时，需要对流体作相应的功，才能克服该截面处的流体压力，所 需的功，称为（ C ） (A) 位能 (B) 动能 (C) 静压能 (D) 外加能量 6、流体流动时，上游截面与下游截面的总能量差为（ D ） (A) 外加能量减动能 (B) 外加能量减静压能 (C) 外加能量减位能 (D) 外加能量减能量损失 7、输送流体过程中，当距离较短时，直管阻力可以（ C ） (A) 加倍计算(B) 减半计算(C) 忽略不计(D) 按原值计算 8、泵在正常工作时，实际的安装高度要比允许值减去（ B ） (A) ０.３m (B) ０.５－１m(C) １－１.５m(D) ２m 12、流体流动时，由于摩擦阻力的存在。能量不断减少，为了保证流体的输送需要（ D ） (A) 增加位能 (B) 提高动能 (C) 增大静压能 (D) 外加能量 13、利用柏努利方程计算流体输送问题时，需要正确选择计算的基准面，截面一般与 流动方向（C） (A) 平行(B) 倾斜(C) 垂直(D) 相交 14、输送流体时，在管道的局部位置，如突扩，三通，闸门等处所产生的阻力称为（ B） (A) 直管阻力(B) 局部阻力(C) 管件阻力(D) 输送阻力 15、泵在正常工作时，泵的允许安装高度随着流量的增加而（ B ） (A) 增加(B) 下降(C) 不变(D) 需要调整 17、离心泵启动时，泵内应充满输送的液体，否则会发生（ A ） (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) 气化 19、流体内部的压强，以绝对零压为起点计算的是（ C ） (A) 真空度 (B) 表压 (C) 真实压强 (D) 流体内部的静压 20、流体流动时，如果不计摩擦损失，任一截面上的机械能总量为（ D ） (A) 动能加位能 (B) 动能加静压能 (C) 位能加静压能 (D) 总能量为常量 21、利用柏努利方程计算流体输送问题时，要正确的选择合理的边界条件，对宽广水 面的流体流动速度，应选择（C） (A) U = 1 (B) 0 < u < 1 (C) u = 0 (D) u < 0 22、输送流体时，泵给予单位质量流体的能量为（ C ） (A) 升扬高度(B) 位压头 (C) 扬程(D) 动压头 23、往复式泵的分类是依据不同的（A） (A) 活塞(B) 连杆(C) 曲柄(D)汽缸 26、离心泵的实际安装高度,应该小于允许安装高度，否则将产生（ B ） (A) 气缚 (B) 汽蚀 (C) 气阻 (D) ) 气化
食品工程原理 第五章 习题解答
第五章习题解答 1. 什么样的溶液适合进行蒸发？ 答：在蒸发操作中被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶剂的溶液。只要是在蒸发过程中溶质不发生汽化的溶液都可以。 2. 什么叫蒸发？为什么蒸发通常在沸点下进行？ 答：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。在蒸发操作过程中物料通常处于相变状态，故蒸发通常在沸点下进行。 3. 什么叫真空蒸发？有何特点？ 答：真空蒸发又称减压蒸发，是在低于大气压力下进行蒸发操作的蒸发处理方法。将二次蒸汽经过冷凝器后排出，这时蒸发器内的二次蒸汽即可形成负压。操作时为密闭设备，生产效率高，操作条件好。 真空蒸发的特点在于： ①操作压力降低使溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源； ②对相同压强的加热蒸汽而言，溶液的沸点随所处的压强减小而降低，可以提高传热总温度差；但与此同时，溶液的浓度加大，使总传热系数下降； ③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的投资费和操作费提高。 4. 与传热过程相比，蒸发过程有哪些特点？ 答：①传热性质为壁面两侧流体均有相变的恒温传热过程。 ②有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢或产生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的浓度在蒸发过程中逐渐增大、腐蚀性逐渐增强。二次蒸汽易挟带泡沫。 ③在相同的操作压强下，溶液的沸点要比纯溶剂的沸点高，且一般随浓度的增大而升高，从而造成有效传热温差减小。 ④减少加热蒸汽的使用量及再利用二次蒸汽的冷凝热、冷凝水的显热是蒸发操作过程中应考虑的节能问题。 5. 单效蒸发中，蒸发水量、生蒸气用量如何计算？ 答：蒸发器单位时间内从溶液中蒸发出的水分质量，可用热负荷来表示。也可作物料衡算求得。 在蒸发操作中，加热蒸汽冷凝所放出的热量消耗于将溶液加热至沸点、将水分蒸发成蒸汽及向周围散失的热量。蒸汽的消耗量可通过热量衡算来确定。 6. 何谓温度差损失？温度差损失有几种？ 答：溶液的沸点温度t往往高于二次蒸汽的温度T’，将溶液的沸点温度t与二次蒸汽的温度T'之间的差值，称为温度差损失。 蒸发操作时，造成温度差损失的原因有：因蒸汽压下降引起的温度差损失'?、因蒸发器中液柱静压强而引起的温度差损失''?和因管路流体阻力引起的温度差
食品工程原理课程设计
食品工程原理课程设计 ---管壳式冷凝器设计
目录 食品工程原理课程设计任务书 (2) 流程示意图 (3) 设计方案的确定 (4) 冷凝器的造型计算 (6) 核算安全系数 (8) 管壳式冷凝器零部件的设计 (10) 设计概要表 (12) 主要符号表 (13) 主体设备结构图 (14) 设计评论及讨论 (14) 参考文献 (15)
（一）食品科学与工程设计任务书 一、设计题目： 管壳式冷凝器设计 二、设计任务： 将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。 三、设计条件： 1、冷库冷负荷Q0=1700KW； 2、高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环； 3、冷凝器用河水为冷却剂，取进水温度为26~28℃； 4、传热面积安全系数5～15%。 四、设计要求： 1.对确定的设计方案进行简要论述； 2.物料衡算、热量衡算； 3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸； 4.计算阻力； 5. 编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；④.流程示意图；⑤.流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明；⑦主体设备结构图； ⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。） 6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构（3号图纸）、花板布置图（3号或4号图纸）。
（二）流程示意图 流程图说明： 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中； 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器； 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。
食品工程原理课程设计
华中农业大学HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 题目：食品工程原理课程设计 班级：食工1002班 姓名：张国秀 学号： 2010309200212 日期： 指导老师：
列管式换热器设计任务书 一、设计题目：列管式换热器的设计 二、设计任务及操作条件 1、处理能力：6000㎏/h 2、设备形式：列管式换热器 3、操作条件 ①油：进口温度140℃，出口温度40℃； ②冷却介质：循环水，进口温度30℃，出口温度40℃； ③允许压强降：不超过107 Pa； 4、确定物性数据： 定性温度:可取流体进出口温度的平均值。 壳程油品的定性温度T=（140+40）/2=90℃ 管程循环水的定性温度t=(30+40)/2=35℃ 根据定性温度分别查取壳程和管程流体的有关物性数据：油在90℃时密度ρ0=825㎏/m3 比热容Cp0 =2.22 kJ/(㎏·℃) 黏度μ0=0.000715Pa·s 导热系数λ0=0.140 W/(m·℃) 水在35℃时密度ρi=994㎏/m3 比热容Cp i=4.08 kJ/(㎏·℃) 黏度μi=0.000725Pa·s 导热系数λi=0.626W/(m·℃) 5、每年按330天计算，每天24小时连续运行。
目录 第一节概述及设计方案简介 (5) 1 概述 (5) 1.1 换热器 (5) 1.2换热器的选择 (5) 1.3 流动空间的选择 (7) 1.4 流速的确定 (7) 1.5 材质的选择 (7) 1.6 管程结构 (8) 1.7 壳程结构 (9) 1.8 壳程接管 (10) 2 设计方案 (10) 3 主要符号参考说明 (11) 第二节工艺计算及主体设备设计计算 (12) 2.1 计算传热系数 (12) 2.1.1 计算管程对流传热系数 (12) 2.1.2 计算壳程对流传热系数 (12) 2.1.3 计算总传热系数 (12)
新食品工程原理复习题及答案
一、填空题： 1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为_0.0157m3.s-1_.平均流速为__ 2.0m.s-1____。 2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的____倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的_____倍。2；1/4 3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿＿＿＿＿调节。出口阀 4.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为_________.4905w 5. 用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近__饱和水蒸汽；_的温度，而传热系数K值接近___空气____的对流传热系数。 6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型___、__、___.间壁式蓄热式直接混合式 7. 中央循环管式蒸发器又称__标准式__。由于中央循环管的截面积__较大_____。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的____要小__，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的____自然__循环。 8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为__22kg.s-1 __,平均流速为_ 2.8m.s-1______。 9. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是__粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时，其阻力系数=__24/ Rep ___. 10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)1140w 11. 非结合水份是主要以机械方式与物料相结合的水份。 12. 设离心机转鼓直径为1m，转速n=600 转.min-1，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快___201___倍。 13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。 本题目有题图：titu081.bmp 14. 用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃，冷却水初温为15℃，在设计列管式换热器时，采用两种方案比较，方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃，方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃，则用水量WI＿＿WII AI＿＿＿A II。（大于，等于，小于） 大于，小于 15. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的____________，以使前一效引出的______________作后一效_________，以实现_____________再利用。为低、二次蒸汽、加热用、二次蒸汽 16. 物料干燥时的临界水份是指＿由恒速干燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率；它比物料的结合水份大。 17. 如右图所示：已知,ρ水=1000kg.m-3,ρ空气=1.29kg.m-3,R=51mm,则△p=500_ N.m-2,ξ=_1（两测压点A.B间位差不计） 本题目有题图：titu141.bmp 18. 板框压滤机主要由__滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成_，三种板按1—2—3—2—1—2—3—2—1的顺序排列组成。 19. 去除水份时固体收缩最严重的影响是在表面产生一种液体水与蒸汽不易渗透的硬层，因而降低了干燥速率。 20. 多效蒸发的原理是利用减压的方法使后一效的蒸发压力和溶液的沸点较前一效的_为低，以使前一效引出的_二次蒸汽作后一效加热用，以实现_二次蒸汽_再利用。 21. 恒定的干燥条件是指空气的＿湿度、温度、速度＿以及＿与物料接触的状况＿都不变。 22. 物料的临界含水量的大小与_物料的性质，厚度和恒速干燥速度的大小__等因素有关。 二、选择题： 1. 当离心泵内充满空气时，将发生气缚现象，这是因为( ) B. A. 气体的粘度太小 B. 气体的密度太小 C. 气体比液体更容易起漩涡 D. 气体破坏了液体的连续性 2. 降膜式蒸发器内溶液是（C ）流动的。 A. 自然循环； B. 强制循环； C. 不循环 3. 当空气的t=t=tφ（A）。
食品工程原理试题
食工原理复习题及答案(不含计算题) 一、填空题： 1. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg.s-1,其体积流量为____ 0.0157m3.s-1 _____.平均流速为_ 2.0m.s-1_____。 2. 流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的_2___倍; 如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的____ 1/4_倍。 3. 离心泵的流量常用＿＿＿＿出口阀＿＿＿＿调节。 4.（3分）题号2005 第2章知识点100 难度容易 某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=25m水柱,输水量为20kg.s-1,则泵的有效功率为__ 4905w_______. 5. 用饱和水蒸汽加热空气时，换热管的壁温接近____饱和水蒸汽________的温度，而传热系数K值接近______ 空气______的对流传热系数。 6. 实现传热过程的设备主要有如下三种类型__ 间壁式_________、____ 蓄热式_________、__________直接混合式________. 7. 中央循环管式蒸发器又称______ 标准式_________。由于中央循环管的截面积_______。使其内单位容积的溶液所占有的传热面积比其它加热管内溶液占有的______________，因此，溶液在中央循环管和加热管内受热不同而引起密度差异，形成溶液的_______________循环。 ***答案*** ，较大，要小，自然 8. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m3.s-1,质量流量为_________,平均流速为_______。 ***答案*** 22kg.s-1 ; 2.8m.s-1 9. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零24/ Rep 10. 某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m-1.K-1,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140w 11. 非结合水份是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 主要以机械方式与物料相结合的水份。 12. 设离心机转鼓直径为1m，转速n=600 转.min-1，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快____________倍。 ***答案*** 201 13. 在以下热交换器中, 管内为热气体,套管用冷水冷却,请在下图标明逆流和并流时,冷热流体的流向。
最新整理食品工程原理名词解释和简答题复习课程
1.1.位能：由于流体在地球重力场中处于一定的位置而具有的能量。若任选一基准水平面作为位能的零点，则离基准垂直距离为Z的流体所具有的位能为mgz。 2.动能：由于运动而具有的能量。若流体以均匀速度u流动，则其动能为mv2/2.若流动界面上流速分布不均，可近似按平均流速进行计算，或乘以动能校正系数。 3.内能：物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和。对于不克压缩流体，其内能主要是流体的分子动能，对于可压缩流体，其内能既有分子动能，也有分子位能，如果单位质量流体所含的内能为e，则质量为m的流体所具有的内能E=me。在热力计算时，我们对某一状态下的内能变化值。 4.流动功：如果设备中还有压缩机或泵等动力机械，则外接通过这类机械将对体系做功，是为功的输入，相反也有体系对外做功的情形，是为功的输出，人为规定，外界对体系做功为正，体系对外界做工为负。 5.汽蚀：水泵叶轮表面受到气穴现象的冲击和侵蚀产生剥落和损坏的现象。吸上真空高度达最大值时。液体就要沸腾汽化，产生大气泡，气泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩，于是气泡又迅速凝成液体，体积急剧变小，周围液体就以极高速度冲向凝聚中心，造成几百个大气压甚至几千个大气压的局部应力致使叶片受到严重损伤。 6.汽蚀余量：指泵吸收入口处单位液体所具有的超过气化压力的富余能量， 7.泵的工作点：泵的特性曲线与某特定管路的特性曲线的交点。1.雷诺准数：Re=dup/u;是惯性力和黏性力之比，是表示流动状态的准数2努赛尔特准数：Nu:表示对流传热系数的准数3普兰特准数：Pr:表示物性影响的准数4格拉斯霍夫准数：Gr:表示自然对流影响的准数5粘度：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子；运动黏度是流体的动力黏度与流体的密度之比6热传导：是通过微观粒子（分子·原子·电子等）的运动实现能量传递；热对流：指流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程；热辐射：指物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程7水分结冰率：食品冻结过程中水分转化为冰晶体的程度；最大冰晶生成区：水分结冰率变化最大的温度区域（-1~5摄氏度）8形状系数：表证非球形颗粒与球形颗粒的差异程度。9分隔尺度：指混合物各个局部小区域体积的平均值；分隔强度：指混合物各个局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值。10泵的工作点：将同一系统中的泵的特性曲线和某特定管路曲线，用同样的比例尺绘在一张图上，则这两条曲线的交点称为系统的工作点11温度场：某一瞬间空间中各点的温度分布；温度梯度：沿等温面法线方向上的温度变化率12颗粒群的频率分布曲线：将各个颗粒的相对应的颗粒百分含量绘制成曲线；累计分布曲线是将小于（大于）某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系绘制成表格或图形来直观表示颗粒粒径的累积分布13粉碎：利用机械力将固体物料破碎为大小符合要求的小块颗粒或粉末的单元操作；粉碎比“物料粉碎前后的平均粒度之比14床层空隙率：众多颗粒按某种方式堆积成固体定床时，床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率表示，数值等于床层空隙体积与床层总体积之比15床层的比表面：单位床层体积具有的颗粒表面积16水力光滑管：当δ﹥Δ时，管壁的凸凹不平部分完全被黏性底层覆盖，粗糙度对紊流核心几乎没有影响，此情况成为水力光滑管17紊流核心：黏性影响在远离管壁的地方逐渐减弱，管中大部分区域是紊流的活动区，这里成为紊流核心18允许吸上真空高度Hsp:在吸上真空高度上留有一定的余量，所得的吸上真空高度19最大吸上真空高度Hsmax:当泵的吸入口处的绝对压力Ps降低到与被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压Pv相等时，吸上真空高度就达到最大的临界值，称为最大吸上真空高度20泵的几何安装高度（吸入高度）：指泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离21壁效应：壁面附近的空隙率总是大于床层内部，因阻力较小，流体在近壁处的流速必大于床层内部22黑体：A=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被该物体吸收；白体或镜体：R=1,表示投射到物体表面上的辐射能全被该物体反射；透热体：D=1表示投射到物体表面上的辐射能全部被透过；灰体：能以相同的吸收率且部分地吸收所有波长范围的辐射能的物体；特点：a,灰体的吸收率
《食品工程原理》习题答案
《食品工程原理》复习题答案 第一部分 动量传递（流动、输送、非均相物系） 一.名词解释 1.过程速率：是指单位时间内所传递的物质的量或能量。 2.雷诺准数：雷诺将u 、d 、μ、ρ组合成一个复合数群。Re 值的大小可以用来判断流动类型。 3.扬程（压头）：是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。 4.分离因数:同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值。 二.填空题 1.理想流体是指 的流体。（黏度为零） 2.对于任何一种流体，其密度是 和 的函数。（压力，温度） 3.某设备的真空表读数为200mmHg ，则它的绝对压强为 mmHg 。当地大气压强为101.33×103 Pa 。（560mmHg ） 4.在静止的同—种连续流体的内部，各截面上 与 之和为常数。（位能，静压能） 5.转子流量计读取方便，精确，流体阻力 ，不易发生故障；需 安装。（小，垂直） 6.米糠油在管中作流动，若流量不变,管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。（2） 7.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的 倍。（1/2） 8.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。 （1/16） 9.实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能 守恒，因实际流体流动时有 。 （不，摩擦阻力） 10.任何的过程速率均与该过程的推动力成 比，而与其阻力成 比。（正，反） 11.在离心泵吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为 。（逆止阀） 12. 是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。(滤网) 13.离心泵工作时流体流速与压力的变化为: 高压流体泵壳通道 逐渐扩大的的离心力机械旋转所造成的气压流体被甩出后常压流体)()((低速流体、高速流体) 14.泵的稳定工作点应是 特性曲线与 特性曲线式M 的交点。（管路，泵或H-q v ） 15.产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 （转速，20℃的水或水） 16.用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量_____，扬程_________。 （减少；增大） 17.根据操作目的（或离心机功能），离心机分为过滤式、 和 三种类型。 （沉降式、分离式） 18. 常速离心机、高速离心机、超速离心机是根据 的大小划分的。（分离因数） 19.某设备进、出口的表压分别为 -12 kPa 和157 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。 (答：-169kPa ) kPa 16915712-=--=-=?出进P P P 三.选择题 1.在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积( A )关系。 A ．反比 B.正比 C.不成比 2.当流体在园管内流动时，管中心流速最大，层流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( B )。A. u ＝3/2 u max B. u ＝1/2 u max C. u ＝0.8u max 3.湍流的特征有( C )。 A.流体分子作布朗运动中 B.流体质点运动毫无规则，且不断加速 C.流体质点在向前运动中，同时有随机方向的脉动 D.流体分子作直线运动 4.微差压计要求指示液的密度差( C )。
食品工程原理实验报告
流化床干燥实验报告 姓名：张萌学号：5602111001 班级：食品卓越111班 一、实验目的 1．了解常压干燥设备的基本流程和工作原理。 2. 掌握测定干燥速度曲线的方法。 3. 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速 率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。 二、基本原理 1.干燥速率：单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。 2.干燥速率的测定方法：利用床层的压降来测定干燥过程的失水量。需要用到的公式有： 物料中瞬间含水率X i=（△p-△p e）/△p e 式中:△p-时刻τ时床层的压差； 计算出每一时刻的瞬间含水率X i,然后将X i对干燥时间iτ作图，即为干燥曲线。 3.干燥过程分析： （1）物料预热阶段 （2）恒速干燥阶段 （3）降速干燥阶段。 非常潮湿的物料因其表面有液态水存在，当它置于恒定干燥条件下，则其温度近似等于热风的湿球温度tw ,到达此温度前的阶段称为
（1）阶段。在随后的第二阶段中，由于表面存有液态水，物料温度约等于空气的湿球温度tw，传入的热量只用来蒸发物料表面水分，在第（2）阶段中含水率X随时间成比例减少，因此其干燥速率不变，亦即为恒速干燥阶段。在第（3）阶段中，物料表面已无液态水存在，亦即若水分由物料内部的扩散慢于物料表面的蒸发，则物料表面将变干，其温度开始上升，传入的热量因此而减少，且传入的热量部分消耗于加热物料，因此干燥速率很快降低，最后达到平衡含水率而终止。（2）和（3）交点处的含水率称为临界含水率用X0表示。对于第（2）（3）阶段很长的物料，第（1）阶段可忽略，温度低时，或根据物料特性亦可无第二阶段。 三、实验装置与流程 1．主要设备及仪器 （1）鼓风机：BYF7122,370W； （2）电加热器：额定功率2.0KW； （3）干燥室：Φ100mm×750mm； （4）干燥物料：耐水硅胶； （5）床层压差：Sp0014型压差传感器，或U形压差计。 2．实验装置
食品工程原理(下)期末试卷(B) 2006.6
江 南 大 学 考 试 卷 专 用 纸 《食品工程原理》（2）期末试卷（B ） 2006.6 （食品学院03级用） 使用专业、班级 学号 姓名 题 数 一 二 三 四 五 总 分 得 分 一、概念题 〖共计30分〗； (填空题每空1分，判断、选择题每小题各1分) 1 在填料塔吸收系数测定的实验中，本实验室所使用的填料有__拉西______环和___鲍尔_____环两种。 2 根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（ C ）。 (A)两相界面存在的阻力； (B)气液两相主体中的扩散的阻力； (C)气液两相滞流层中分子扩散的阻力； 3 气体的溶解度随________的升高而减少，随 ___________的升高而增大。 4 精馏过程是利用 多次部分气化_______________和____多次部分冷凝____________的原理而进行的。 5 精馏塔设计时采用的参数(F ,x F ,,ｑ, D ，x D ，R 均为定值)，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量__增大______，塔内实际上升蒸汽 量________。(增大，减少，不变，不确定) 6 二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化。（ ） (A)平衡线； (B)操作线与q 线； (C)平衡线 本题得分 8. 判断题（对打√，错打×） ①干燥操作能耗大，但要从湿固体物料中除去湿份(水份)，只能采用干燥 操作。( ) ②干燥过程中，湿物料表面并不总是保持为操作条件下空气的湿球温度。 ( ) 9. 干燥过程是________________和________________相结合的过程。 10 料液在高于沸点下进料时，其加热蒸气消耗量比沸点进料时的蒸汽消耗 量___少______， 因为此时料液进入蒸发器后有____闪蒸__________现象产生。 11多效蒸发的原理是利用减压的方 法使后一效的蒸汽压力和溶液的沸点较前一效的低，以使前一效引出的_____________作后一效的 ____________，从而实现____________再利用。 12萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M 位于 (A)溶解度曲线之上方区； (B)溶解度曲线上； (C)溶解度曲线之下方区； (D)座标线上。 13萃取是利用各组分间的 差异来分离液体混合液的。 (A)挥发度 (B)离散度 (C)溶解度 (D)密度。 14判断题（对打√，错打×） 从A 和B 组分完全互溶的溶液中，用溶剂S 萃取其中A 组分，如果 出现以下情况将不能进行萃取分离: (A) S 和B 完全不互溶，S 和A 完全互溶。 ( )
食品工程原理重点70750
食品工程原理复习 第一章流体力学基础 1.单元操作与三传理论的概念及关系。 不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。这些基本的物理过程称为单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。 热量传递: 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。凡是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。 质量传递: 两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。 单元操作与三传的关系 “三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论” 1
2 的具体应用。 同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实 践基础 2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。 μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其 值愈大。所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度 3.理想流体的概念及意义。 理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。理想流体的假设， 为工程研究带来方便。 4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。 边界可以是真实的，也可以是虚拟的。边界所限定空间的外部称 为外界。 5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压 强）仅随位置而变化，不随时间而变。 6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的 截面流向总能量小的截面。 7.1kg 理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努
食品工程原理课程设计——蒸发器的设计
食品工程原理 课程设计说明书 任务名称：蒸发器的设计 设计人： 指导教师： 班级组别： 设计时间： 成绩:
目录 1、设计说明书 (2) 2、设计方案的确定 (3) 3、方案说明 (4) 4、物料衡算 (5) 5、热量衡算 (5) 6、工艺尺寸计算 (9) 7、附属设备尺寸计算 (15) 8、主要技术参数 (17) 9、计算结果汇总 (17) 10、设备流程及装备图 (18) 11、参考文献 (21)
设计说明书 一、题目: 蒸发器的设计 设计蒸发量为4吨/小时的双效真空浓缩装置，用于浓缩番茄酱的生产。已知进料浓度为%，成品浓度为28%，第一效真空度为600mmHg,第二效真空度为700mmHg。加热蒸汽的压力为0.15 MPa 二、原始数据： 1、原料：浓度为%的番茄酱 2、产品：浓度为28%的番茄酱 3、生产能力：蒸发量四吨每小时，一天工作10个小时 4、热源：加热蒸汽为饱和水蒸汽，压力 5、压力条件：第一效为600 mmHg的真空度，第二效为700 mmHg的真空度 三、设计要求内容： 1、浓缩方案的确定：蒸发器的型式、蒸发操作流程、蒸发器的效数等。 2、蒸发工艺的计算：进料量、蒸发水量、蒸发消耗量、温差损失、传热量、 传热面积等。 3、蒸发器结构的计算：加热室尺寸、加热管尺寸及排列、蒸发室尺寸、接管尺 寸等。 4、附属设备的计算：冷凝器、真空系统的选用 5、流程图及装配图绘制
四．设计要求 1、设计说明书一份； 2、设计结果一览表；蒸发器主要结构尺寸和计算结果及设备选型情况等； 3、蒸发器流程图和装配图 设计方案的确定 1.蒸发器的确定：选用外加热式蒸发器，它的特点是加热室与分离室分开，便 于清洗和更换。这种结构有利于降低蒸发器的总高度，所以可以采用较长的加热管。并且，因循环管不受热而增大了溶液的循环速度，可达1.5m/s。 2.蒸发器的效数：双效真空蒸发。真空操作的压力小，故在蒸发器内物料的沸 点就低，对于番茄这种热敏性较高的物料，采用真空蒸发降低沸点是有必要的。采用多效蒸发是减少加热蒸汽耗用量，提高热能经济性的有效措施。然而也不能无限地增加效数。理由如下：（1）效数越多，节省地加热蒸汽量就越少。由单效改为双效时，加热蒸汽用量可减少50%，但由四效改为五效只能节省10%，热能经济性提高不大。（2）效数越多，温度差损失越大，分配到各效的有效温度差就越小。为了维持料液在溶液沸腾阶段，每效的有效温度差不能小于5--7摄氏度。这样也限制了效数的增加。（3）热敏性溶液的蒸发，一般不超过三效。 3.加热方式：直接饱和蒸汽加热，压力。 4.操作压力：Ⅰ效为600 mmHg真空度，Ⅱ效为700 mmHg真空度。