单效降膜式蒸发器在低聚糖生产中的设计及应用RNJM01-300(自己计算办法).pdf

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1、 黄 第 1 页 7/21/2019 单效降膜式蒸发器在低聚糖生产中的设计及应用 当蒸发温度为 60-65时，低聚糖液浓度一般可以从 1%提高到 5-10%，即经过浓缩提高低聚糖液干物质含量，同时去除低聚糖液中不良气味。用于低聚糖蒸发的单效蒸发器其浓缩比较小，在 1.1 左右，蒸发时间短，降膜管周遍润湿量较大。.结构特点 RNJM01-1500 型单效蒸发器工艺流程及组成见图示。其结构特点，凡与物料接触部分全部采用 304 或 316L 不锈钢制造；蒸发器的器体采用 50 毫米厚的岩棉毡保温；采用原始蒸汽作为加热蒸汽热源；采用间壁列管式冷凝器抽真空。.工艺参数 物料介质：低聚糖液 物料处理量：

2、333.3T/h 进料浓度：B0：1%出料浓度：Bn：10%；进料温度 T：60-75；加热温度 T：85；蒸发温度 t：65；使用蒸汽压力：0.6Mpa。.设计计算 1.总水分蒸发量 W W=S*（1-B0 B1）=333.3*（1-110）=300Kg/h 2.各蒸汽状态参数 类型 Mpa m/Kg kcal/Kg kcal/Kg 工作蒸汽 0.6 158.08 0.3214 498.9 658.3 效体加热 0.05894 85(T)2.828 548.2(R)633.3 蒸发 0.02550 65(t)6.201 560.2()625.2 冷凝器 0.009771 45 15.28 5

3、71.8 616.8 3.热量计算 热量计算 D=【W*S*C*（T t）*（1+q）】R 式中：D蒸汽耗量 Kg/h W-总水分蒸发量 Kg/h S-进料量 Kg/h C-物料比热 C=0.93 kcal/Kg T-进料温度 T=60 t-料液沸点温度 t=65 R-加热蒸汽汽化潜热 R=548.2 kcal/Kg -二次蒸汽汽化潜热 =560.2 kcal/Kg q-热量损失，这里按总热量的 5%计算。则 D=【W*S*C*（T t）*（1+q）】R=【300*560.2333.3*0.93*（60-65）*(1+0.05)】548.2=310Kg/h 4.换热面积计算 F=【W*S*C*

4、（T t）】【K*（Tt）】式中：K-传热系数 K=1050 kcal/m*h F=【W*S*C*（T t）】【K*（Tt）】=【300*560.2333.3*0.93*（6065）】【1050*（8565）】=8.1m 黄 第 2 页 7/21/2019 6、降膜管根数计算 实际应用表明用于低聚糖蒸发的降膜管的长径比多按 L/d=65左右选取，不能过大选取，过大选取容易结焦。现取降膜管的规格为 38X1.5X4000，则降膜管的根数 n=F（*d*l）式中：d-管子内径 m l-管子长度 m n=F（*d*l）=8.1（3.14*0.035*4）=18.4219 根 7、周边润湿量的计算 Q

5、=S【*d*n】=333.3（3.14*0.0365*19）=153Kg/m*h 其周边润湿量远远低于低聚糖粉生产用的蒸发器（在低聚糖粉生产中应用的蒸发器周边润湿量在 500 Kg/m*h时效果已经很好。），所以分程设计。8、分离器的设计 分离器直径按下式计算：d=【（W*V0）（4*W0*3600）】式中：V0-二次蒸汽比容 V0=6.201m/Kg W0-自由截面的二次蒸汽流速 W0=【（4.26*V0）】=2.98米/秒 d=【（W*V0）（4*W0*3600）】=【（300*6.201）（3.144*2.98*3600）】=0.47米0.5米 分离器高度的计算：h=4*V（d VS）式

6、中：V-二次蒸汽体积流量 m/s VS-允许的蒸发体积强度 VS=1.11.5 m/s 则 h=4*V（d VS）=4*1056.1【3.14*0.5*1.5*3600】=0.99米 实际取 1.5米蒸发高度，这样利于分离完整。9、冷凝器换热面积计算 冷凝器采用间壁列管式冷凝。（1）进入冷凝器的热量 Q=Q1+Q2+Q3 式中：Q1-末效二次蒸汽进入冷凝器中放出的热量 Q1=W1*W1-进入冷凝器中二次蒸汽流量 Kg/h W1=W=300 Kg/h Q1=W1*=300*560.2=168060 kcal/h Q2-蒸发器壳程中冷凝水进入冷凝器壳程中由于自蒸发放出的热量，按下式计算 Q2=【D

7、*C*（t1-t2）*2】i2 式中：Q2-自蒸发热量 kcal/h t1-进水温度 t1=85 t2-饱和压下蒸发温度 t2=45 2-t2时汽化热 2=571.8 kcal/kg i2-t2时热焓 t2时汽化热i2=616.8 kcal/kg 则 Q2=【D*C*（t1-t2）*2】i2 =【310*（85-45）*571.8】616.8 黄 第 3 页 7/21/2019 =11478 kcal/h Q3-65冷凝水冷凝至 45时释放出的热量 Q3=W1*（65-45）=300*（65-45）=6000 kcal/h 则 Q=168060+11478+6000=185538 kcal/h

8、（2）冷凝器换热面积确定 F=Q【K*t】式中：K-传热系数 K=1000 kcal/（m*h*）t-传热温差，这里按对数温差计算，冷却水进入温度t0=32，排出温度 t2 按 38计算。则 t1=45-32=13 t2=45-38=7 t=（13-7）【ln（137）】=9.69 则 F=Q【K*t】=185538【1000*9.69】=19.1 m 实际换热面积按理论值的 1.25倍选取 则 F=1.25*19.1=23.94 m（3）冷凝水耗量计算 G=1.25Q【CP*（tn-t0】式中：CP-定压比热容 CP=1 kcal/（kg*）。结语：（1）用于低聚糖蒸发的单效长径比 L/d=

9、68.4左右，而由于低聚糖粉生产的单效长径比 L/d=113159之间，这主要是由它的物料特性以及浓缩比所决定的。低聚糖的浓缩比为 1.1左右，低聚糖粉生产的浓缩比为3.9左右。用于低聚糖生产的单效降膜管的周边润湿量远远大与生产低聚糖粉的单效降膜管的周边润湿量。低聚糖浓缩后干物质指标控制比较严格，不能偏离所要求的浓度范围。因此除了蒸发器结构设计合理外，多采用自动化控制。自动化控制的几个主要物理参数为：进料量；进气压力；蒸发温度；出料浓度；系统控制的真空度。需要说明的是如果蒸发器设计上存在问题不是自动控制所能解决的，则必须引起使用与设计制造单位的注意。（2）用于低聚糖生产的单效不能简单的按用于生产低聚糖粉的单效进行设计，实践证明那样设计是不合理的，生产难以控制，甚至无法满足生产工艺要求。