《食品工程原理》课程设计目录一《食品工程原理》课程设计任务书 (1)(1) ........................................................................................................................................... ．设计课题 (2)(2) ........................................................................................................................................... ．设计条件 (2)(3) ........................................................................................................................................... .设计要求 (2)(4) ........................................................................................................................................... .设计意义 (2)(5) ........................................................................................................................................... .主要参考资料.. (3)二设计方案的确定 (3)三设计计算 (4)3.1. ......................................................................................................................................... 总蒸发水量 (4)3.2. ......................................................................................................................................... 加热面积初算. (4)( 1)估算各效浓度 (4)( 2)沸点的初算 (4)( 3)温度差的计算 (5)(4)计算两效蒸发水量V，V2及加热蒸汽的消耗量S (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.. (10)( 1)第一次重算 (10)3.4 计算结果 (11)四蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13)五简图----------------------------------------------------------------------- 13( 1)工艺流程图 ---------------------------------------------------------------- 13( 2)细节图 -------------------------------------------------------------------- 14食品工程原理》课程设计任务书(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：1170kg/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 C原料最咼许可温度：58 C浓缩液经冷凝后出口温度：25 C加热介质：100 C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升膜蒸发系统，满足上述工艺要求。
(3) . 设计要求：1. 设计一套双效升膜蒸发系统 (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) ；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：2014年12月30日。
(4) . 设计意义：1. 蒸发可以除去番茄汁中的大量水分，减少包装、贮藏和运输费用。
蒸发还能提咼番茄汁的糖分浓度，增加番茄汁的耐贮藏性。
选用升膜蒸发，果汁在蒸发器内经过一次加热、汽化、分离过程，不进行循环，在蒸发器内停留时间短，这对热敏性的番茄汁是有利的。
蒸发操作是一个能耗大的过程。
采用多效蒸发是降低能耗的最有效方法。
随着效数的增加，总蒸发量相同时所需新鲜蒸汽量减少，操作费用降低；但效数越多，设备费用越咼，而且随着效数的增加，所节约的新鲜蒸汽量越来越少。
因此本次设计效数选为U效。
2. 当料液进入后效时会产生自蒸发，且番茄汁浓度依效序增加，高浓度番茄汁处于较低温度时对热敏性的番茄汁是有利的。
3. 通过课程设计，要求学生综合运用本课程和前修课程基本知识，进行融会贯通，独立思考，在规定的时间内完成指定的化工单元操作的设计任务，培养学生运用课本知识解决实际问题的能力，从而得到化工工程设计的初步训练，为以后更为复杂的设计打下良好的基础。
（5）. 主要参考资料：1. 夏清、陈常贵主编，姚玉英主审，化工原理, 天津大学出版社，2005，12. 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.19953. 化工设备的选择与工艺设计，中南工业大学出版社. 19924. 丛德滋等, 化工原理详解与应用, 化学工业出版社. 2002 ，7, 151-1585. 张承翼李春英，化工工程制图，化学工业出版社. 19976. 张桂昭，三效逆流加料蒸发器的设计，化工设计. 1996 （6）：6-107. 蒋迪清等，食品通用机械与设备，华南理工大学出版社，2001，7，111-138. 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，选用双效升膜蒸发系统，根据设计要求，采用并流双效升膜式蒸发器蒸发。
选用2m长©38X 3mm勺无缝不锈钢管作加热管。
设计计算3.1总蒸发水量V =F （1 —二）=1170 （1 - ；•[ P 0.36 °.10）=845.0kg/h3.2加热面积初算(1)估算各效浓度第一效蒸发后:1170 0.101170 -V 1由经验公式： V ： y =1：1.1 而 V 1 V 2 二 V =845.0 解得：V 1 = 402.4kg / h V 2 二 442.6kg / h -'1=15.24% （暂取 15%）F -V 1 (2)沸点的初算查表：T=100C 时，P=101.33kpa ； T=25°C 时，P 2=3.1684kpa 设两效蒸汽压强相等P 二 P -P 2 =101.33 -3.1684 =98.1616kpa△P98.1616P 1 二 P101.3352.2492kpa2 2 解得 P 1 时，查表沸点 t ! =82.19C ； t 2 =25 • 1 =26C ,第二效加热蒸汽T> =t 1—仁82.19-1=81.19 C(3) 温度差的计算①将该溶液当作蔗糖溶液处理，各效由于溶液的沸点升高引起的温度损失差为:第一效时:= 0.18 C第二效时:= 0.50 C=■: 一 12二 0.18 0.50 = 0.68 C②由液柱静压力引起的温度差损失：(取液层高度为2m第一效： Rgh 1 0611 汉 9 8 汉 2p m1二 p 1152.2492 9.8 二 62.65 KPa此压强下 86.94 C ，冷二 J 一 t . j = 86.94 - 82.19 二 4.75 C第二效：p m = 3.7622 1.1536 9.8 2 / 2 二 15.093 KPa冷=16.2〃 .爲 r16.2 (t.i 273)232301.7 100.20.0162 (82.19273)22301.70.22=16.2 16.2 (t.2273)232432.7 100.840.0162 (26 273)22432.70.84此压强下T m2= 53.66 C, I 二⑴-t.2 = 53.66 一26 = 27.66 C=■ . ■:-.冷.：2二 4.75 27.66 = 32.41 C③取管路引起的损失二丄 2 = 1 C=.■:-冷―= 1 T = 2 C④各效料液的沸点和有效总温差各效温度差损失：1效：亠二爲,1 =4.75+0.18+1=5.93 CII效：：2二 2 2：2=27.66+0.50+1=29.16 C各效溶液的沸点：1效：t“ =t.] •每=82.19+5.93=88.12 CU效：t2二t 2：2=26+29.16=55.16 C各效有效温差为：1效：.4^ 100= 100-88.12=11.88 CU效:辻2二T -t2=81.19-55.16=26.0 3C最大可能温差：.汀二100 - 25二75 C损失温差：—：：• ：=0.18 0.5 32.31 2 =34.99 C有效总温差：t = % ：t2二11.88+26.03=37.91 C(4) 计算两效蒸发水量V , V2及加热蒸汽的消耗量S由题意知料液平均比热为C F= 3.5KJ / Kg K ,查表得水的比热为C w-4.220KJ /Kg K作第一效热量衡算，得r T —11其中1=0.98 V =0 亠+ FCF -——)5「1 「1v所以r sT^ti 2258.4 25 — 88.12V i=(S i 」FC F」)1 =0.98 (S i 1170 3.50 )= 0.962S-110.05r i*2301.72301.7---------- ①同理作第二效热量衡算，得y =V _V1 = S 2 空 +(FC F —駆)^^]一其中 n 2 = 0.98:'2「2一所以、， 一2304.0、， 、， 88.12 - 55.16 1845.0 —V = I ------------ V +(1170 汉 3.50 — 4.220V)汉 -------------- 汇 0.98[2432.7 2432.7 一---------- ②整理得 V^422.34Kg / h 代入①式可得：S =553.42Kg/h由②式可得：V 2 二 V -V i =845.0-422.34 = 422.66Kg/h(5) 总传热系数K 的计算查表得不锈钢管的导热率为■ =17.4W/m K第一效时:F_1170二，20.785 0.032 21061.13600d r 3600 4 1牛二。