某食品厂准备用一单效膜式蒸发器将番茄汁从12%浓缩至浓度为28%(均为质量分数)。蒸发器的传热面积为5m2,传热系数K=1500W/(m2·K),加热蒸汽的温度采用115℃(其汽化潜热为2221kJ.kg-1,冷凝水在饱和温度下排出),蒸发室内蒸汽的温度为57.3℃,二次蒸汽的汽化潜热为2359kJ/kg,采用沸点进料,经计算知:△′=0.7℃,△″=0;热损失相当于蒸发器传热量的5%。求:①此蒸发器每小时可处理多少kg番茄汁?②加热蒸汽耗量为多少kg/h?

步骤 1：计算传热温差
根据题目给出的条件，加热蒸汽的温度为115℃，蒸发室内蒸汽的温度为57.3℃，传热温差△′=0.7℃，△″=0。因此，传热温差为：
\[ \Delta T = T_{加热} - (T_{蒸发} + \Delta' + \Delta'') = 115 - (57.3 + 0.7 + 0) = 57℃ \]

步骤 2：计算传热量
根据传热面积A=5m²，传热系数K=1500W/(m²·K)，传热温差ΔT=57℃，可以计算出传热量Q：
\[ Q = A \times K \times \Delta T = 5 \times 1500 \times 57 = 427500W \]

步骤 3：计算有效传热量
由于热损失相当于蒸发器传热量的5%，因此有效传热量为：
\[ Q_{有效} = Q \times (1 - 5\%) = 427500 \times 0.95 = 406125W \]

步骤 4：计算蒸发量
根据有效传热量和二次蒸汽的汽化潜热，可以计算出蒸发量F：
\[ F = \frac{Q_{有效}}{r} = \frac{406125}{2359 \times 1000} = 0.172kg/s = 619.2kg/h \]

步骤 5：计算处理量
根据蒸发量和浓缩前后番茄汁的浓度，可以计算出处理量W：
\[ W = \frac{F}{1 - \frac{C_{进}}{C_{出}}} = \frac{619.2}{1 - \frac{0.12}{0.28}} = 1082kg/h \]

步骤 6：计算加热蒸汽耗量
根据传热量和加热蒸汽的汽化潜热，可以计算出加热蒸汽耗量D：
\[ D = \frac{Q}{r_{加热}} = \frac{427500 \times 3600}{2221 \times 1000} = 692.93kg/h \]