2024年5月16日发(作者：抗绮玉)
苹果汁浓缩过程中三效并
流蒸发器的设计方案
1 设计说明书
在制作果汁中， 待处理好原理后， 需要将果汁进行浓缩。 现以每天 72 吨（按
8h/ 天计）的流量将苹果汁固形物为
12%的溶液浓缩到 40%，原料液在第一效的沸
点下加入，料液比热容为 3.20kJ / kg ℃ ；各效蒸发器中溶液的平均密度分别为：
1
1100kg / m
3
，
2
1250kg / m
3
，
3
1300kg / m
3
。加热蒸汽绝压为
500kPa ，
冷凝器的绝压为 20kPa 。根据经验，取各效蒸发器的总传热系数分别为：
K
1
1500W / m
2
℃ ， K
2
1000W / m
2
℃ ， K
3
600W / m
2
℃ 。各效加热蒸
汽冷凝液在饱和温度下排出，
各效传热面积相等， 并忽略热损失， 不考虑液柱静
压对沸点的影响。试设计一合适的三效并流蒸发系统满足生产要求。
2 主要参数说明
处理能力：每天 72 吨（按 8h/ 天计）苹果汁。
设备型式：中央循环管式蒸发器
操作条件：
①将苹果汁固形物为 12%的溶液浓缩到 40%，原料液温度为第一效沸点温度，料
液比热容为 3.20kJ / kg ℃
2
②加热蒸汽绝压为
500kPa ，冷凝器的绝压为
20kPa 。
③各效蒸发器中溶液的平均密度分别为：
3
1
1100kg / m
3
，
1250kg / m
3
，
1300 kg /
m
3
，各效蒸发器的总传热系数分别为：
K
2
1000W /
m
2
℃ ，K
3
600W / m
2
℃ 。
K
1
1500W / m
2
℃ ，
④各效加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，各效传热面积相等，并忽略热损失
,
不考虑液柱静压对沸点的影响。
3 设计计算
多效蒸发工艺计算的主要依据是物料衡算、 热量衡算及传热速率方程。 计算
的主要项目有： 加热蒸汽的消耗量， 各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。
计算
的已知参数包括： 料液的流量、 温度和组成， 加热蒸汽的压力和冷凝器中的压力
等。
3.1 设计方案的确定
随着工业技术的发展，蒸发设备的结构与形式亦不断改进和创新，其种类繁
多，结构各异。在工业中常用的间接加热蒸发器分别为循环型和单程型两大类。
循环型的蒸发器中有中央循环管式、 悬框式、外加热式、列文式及强制循环管等，
单程型的蒸发器有升膜式、降膜式、升 - 降膜式等。本设计选择中央循环管式蒸发
器。因为循环型蒸发器中的中央循环管式又称标准式蒸发器， 在化学工业中应用广
泛。
结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中
央循环管。当管内液体被加热沸腾时， 中央循环管内气液混合物的平均密度较大；
而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。 在密度差的作用下， 溶液由中央循
环管下降，而由加热管上升， 做自然循环流动。 溶液的循环流动提高了沸腾表面
传热系数，强化了蒸发过程。
这种蒸发器结构紧凑，操作可靠，传热效果好。但溶液的循环速度低，传热
温差小，影响了传热。 在中央循环管内安装一旋浆式搅拌器即构成强制循环蒸
发器，可是液体的循环速度提高 2～ 3 倍。
下图为并流加料三效蒸发物料衡算和热量衡算的示意图：
2024年5月16日发(作者：抗绮玉)
苹果汁浓缩过程中三效并
流蒸发器的设计方案
1 设计说明书
在制作果汁中， 待处理好原理后， 需要将果汁进行浓缩。 现以每天 72 吨（按
8h/ 天计）的流量将苹果汁固形物为
12%的溶液浓缩到 40%，原料液在第一效的沸
点下加入，料液比热容为 3.20kJ / kg ℃ ；各效蒸发器中溶液的平均密度分别为：
1
1100kg / m
3
，
2
1250kg / m
3
，
3
1300kg / m
3
。加热蒸汽绝压为
500kPa ，
冷凝器的绝压为 20kPa 。根据经验，取各效蒸发器的总传热系数分别为：
K
1
1500W / m
2
℃ ， K
2
1000W / m
2
℃ ， K
3
600W / m
2
℃ 。各效加热蒸
汽冷凝液在饱和温度下排出，
各效传热面积相等， 并忽略热损失， 不考虑液柱静
压对沸点的影响。试设计一合适的三效并流蒸发系统满足生产要求。
2 主要参数说明
处理能力：每天 72 吨（按 8h/ 天计）苹果汁。
设备型式：中央循环管式蒸发器
操作条件：
①将苹果汁固形物为 12%的溶液浓缩到 40%，原料液温度为第一效沸点温度，料
液比热容为 3.20kJ / kg ℃
2
②加热蒸汽绝压为
500kPa ，冷凝器的绝压为
20kPa 。
③各效蒸发器中溶液的平均密度分别为：
3
1
1100kg / m
3
，
1250kg / m
3
，
1300 kg /
m
3
，各效蒸发器的总传热系数分别为：
K
2
1000W /
m
2
℃ ，K
3
600W / m
2
℃ 。
K
1
1500W / m
2
℃ ，
④各效加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，各效传热面积相等，并忽略热损失
,
不考虑液柱静压对沸点的影响。
3 设计计算
多效蒸发工艺计算的主要依据是物料衡算、 热量衡算及传热速率方程。 计算
的主要项目有： 加热蒸汽的消耗量， 各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。
计算
的已知参数包括： 料液的流量、 温度和组成， 加热蒸汽的压力和冷凝器中的压力
等。
3.1 设计方案的确定
随着工业技术的发展，蒸发设备的结构与形式亦不断改进和创新，其种类繁
多，结构各异。在工业中常用的间接加热蒸发器分别为循环型和单程型两大类。
循环型的蒸发器中有中央循环管式、 悬框式、外加热式、列文式及强制循环管等，
单程型的蒸发器有升膜式、降膜式、升 - 降膜式等。本设计选择中央循环管式蒸发
器。因为循环型蒸发器中的中央循环管式又称标准式蒸发器， 在化学工业中应用广
泛。
结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中
央循环管。当管内液体被加热沸腾时， 中央循环管内气液混合物的平均密度较大；
而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。 在密度差的作用下， 溶液由中央循
环管下降，而由加热管上升， 做自然循环流动。 溶液的循环流动提高了沸腾表面
传热系数，强化了蒸发过程。
这种蒸发器结构紧凑，操作可靠，传热效果好。但溶液的循环速度低，传热
温差小，影响了传热。 在中央循环管内安装一旋浆式搅拌器即构成强制循环蒸
发器，可是液体的循环速度提高 2～ 3 倍。
下图为并流加料三效蒸发物料衡算和热量衡算的示意图：