【正文】 異型豎板式降膜蒸發(fā)器的畢業(yè)設計一、原始依據(jù)（文獻綜述等）現(xiàn)今社會的乳制品行業(yè)已達到空前的繁榮，有消毒牛乳、酸牛乳、淡煉乳、甜煉乳、奶粉、麥乳精、奶油、干酪等，還有各種飲料和冷食。牛乳之所以深受人們的喜愛，是因為它有以下特點：牛乳經殺菌后不需要進行任何調理劑可使用；牛乳可以被人體幾乎全部消化吸收；牛乳含有各種營養(yǎng)成份，適合人體生理需要；牛乳還有能促進人體生長發(fā)育以及維持健康水平的幾乎一切必需的營養(yǎng)成份；為了取得與牛乳同等量的營養(yǎng)成份，若用其他谷物提供，在數(shù)量上要比牛乳多消耗好幾倍。因此，牛乳可以被認為是迄今為止的一種比較理想的營養(yǎng)食品。根據(jù)牛乳的特性，對牛乳的濃縮提出了各種方案，其中最突出的是管式蒸發(fā)器和板式蒸發(fā)器。近期，板式蒸發(fā)器的研究有了很大的突破，大有代替管式蒸發(fā)器的趨勢。此次畢業(yè)設計就是根據(jù)板式蒸發(fā)器的特點，總結前人的經驗，設計出新型的板式蒸發(fā)器。濃縮是許多乳制品生產過程中的一個重要工序。在奶粉的生產過程中，約有84%的水分通過濃縮除去。由此可見，用于濃縮的蒸發(fā)設備是奶粉生產的關鍵設備。由于乳液為熱敏性物料，這就要求其蒸發(fā)過程中溫度不宜過高，乳液在蒸發(fā)設備中的停留時間也不宜太長。為了適應這一要求，真空降膜蒸發(fā)設備被廣泛用來進行乳液的濃縮。多效降膜蒸發(fā)設備有許多優(yōu)點，其濃縮比大、粘度范圍大、傳熱效果好、蒸汽和水的耗量少、處理量大。而且在降膜蒸發(fā)器中，乳液的蒸發(fā)溫度低，受熱時間短，營養(yǎng)成份損失少，有利于提高產品的質量，保持良好的色、香、味。并且也便于實現(xiàn)過程的自動化。但對于管式降膜蒸發(fā)器，卻存在不少的缺點，主要有：物料不能循環(huán)；當管內流體速度較大時，會引起液體分布不均，造成傳熱系數(shù)下降，并有干壁現(xiàn)象發(fā)生，這在食品加工行業(yè)中是絕對不允許的。而板式蒸發(fā)器卻很好地解決了這些問題，適用范圍比較廣，因此漸漸被人們所認可。蒸發(fā)濃縮過程需要消耗大量的熱能，為了節(jié)約能量，國內外大部分乳品廠家已采用了多效降膜蒸發(fā)設備，并采用了二次蒸汽再利用技術。與此同時，科技工作者還致力于提高降膜蒸發(fā)器設計的合理性，這也是節(jié)能措施的一個重要方面。降膜板式蒸發(fā)器目前還處于探索階段。從生產來看，各項技術指標均達到了預期的滿意效果，是一種新型的高效節(jié)能蒸發(fā)設備。因此，它將以全新的姿態(tài)出現(xiàn)在各食品加工行業(yè)里。它采用了波紋狀的異性板片來代替了傳統(tǒng)的長管式加熱元件，液體自上而下自由流動，且降膜蒸發(fā)。由于布液器的均勻布液，加熱面的有效利用率高。試驗測定，如果生產能力一定所需的加熱面積與管式相比可減少25—30%，因而大大提高了加熱蒸發(fā)的熱效率。同時，板式降膜蒸發(fā)器的物料走板的外側，只要適當設置觀察孔，就可以方便地觀察物料的流動情況，便于隨時檢查和調整，因此這種設備為我們的操作和管理帶來了方便；而且也便于隨時觀察加熱面的結垢情況，并及時加以清洗，因此，這種設備又為我們清洗污垢帶來了方便。另外，這種裝置的一大突出的優(yōu)點就是節(jié)能。和強制循環(huán)的其他設備相比，循環(huán)泵所需動力只是強制循環(huán)的1/3的，如果在配置一定的節(jié)能裝置，如在二次蒸汽的出口處配置合適的水力噴射裝置，重新利用二次蒸汽，從而可使蒸汽的用量減少，節(jié)省了加熱能源。這種設備不僅具有如此多的優(yōu)點，而且還隱藏著巨大的發(fā)展?jié)摿?。只要我們解決了異性板與蒸汽進口和冷凝水出口的活動連接問題，我們就可以在一臺蒸發(fā)器內安裝2~3組加熱元件，根據(jù)生產需要任意調節(jié)傳熱面積，而且在一臺設備內可以同時處理不同物料或不同濃度的物料，大大減少了生產的投資費用，而且在處理結垢時無需停車，從而保持了蒸發(fā)器的高效運轉，提高了效益，同時方面了操作。二、設計內容和要求：（說明書、專題、繪圖、試驗結果等） ：本設計主要是根據(jù)板式蒸發(fā)器的特點，總結前人的經驗，設計出新型的板式蒸發(fā)器，已達到牛奶濃縮的目的。 由于乳液為熱敏性物料，這就要求其蒸發(fā)過程中溫度不宜過高，乳液在蒸發(fā)設備中的停留時間也不宜太長。為了適應這一要求，真空降膜蒸發(fā)設備被廣泛用來進行乳液的濃縮。多效降膜蒸發(fā)設備有許多優(yōu)點，其濃縮比大、粘度范圍大、傳熱效果好、蒸汽和水的耗量少、處理量大。而且在降膜蒸發(fā)器中，乳液的蒸發(fā)溫度低，受熱時間短，營養(yǎng)成份損失少，有利于提高產品的質量，保持良好的色、香、味。并且也便于實現(xiàn)過程的自動化。研究步驟：(1)牛奶的生產工藝流程，蒸發(fā)系統(tǒng)流程的選取1)牛奶的生產工藝流程的確定2)蒸發(fā)器的選型3)蒸發(fā)器流程的選取4)蒸發(fā)器操作流程圖的確定(2)工藝計算1)原始數(shù)據(jù)處理2)蒸發(fā)系統(tǒng)的物料衡算和熱量衡算3)蒸發(fā)器傳熱面積計算4)蒸發(fā)器強度和效率的計算5)臨界熱負荷的校和6)管路的計算7)附屬設備的設計和選型(3)結構設計與強度計算1)加熱元件的結構設計2)布液裝置的結構設計3)蒸發(fā)器各部件的強度計算4)氣液分離器的設計與計算5)殺菌器、預熱器的設計計算與選型6)法蘭的選取7)其他零件的選取 ： 外文翻譯填寫設計任務書 撰寫畢業(yè)設計開題報告 進行相關計算后繪制工藝流程圖、零件圖和裝配圖 編寫設計說明書設計（論文）進度計劃表序號起止日期計劃完成內容實際完成內容檢查日期檢查人簽名1~熟悉課題，收集資料，檢索相關設計內容2~擬定設計方案，確定技術路線，繪制結構草圖3~方案設計（確定方案），完成設計必要的計算4~詳細的零件設計，論文的初步擬稿5~結構設計，零件設計，工程圖的繪制6~整理設計資料，撰寫論文，總結分析過程和結果7~準備畢業(yè)答辯資料指導教師批準日期： 年 月 日 簽名：注：，一份院或系留存，一份發(fā)給學生，任務完成后附在說明書內。2.“檢查人簽名”一欄和“指導教師批準日期”由教師用筆填寫，其余各項均要求打印，打印字體和字號按照《天津理工大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）撰寫規(guī)范》執(zhí)行。天津理工大學本科生畢業(yè)設計開題報告屆：2011 學院（系）：機械工程學院 專業(yè)：過程裝備與控制工程2011年 3 月 15 日課題名稱奶粉生產設備的成套設計學院名稱機械工程學院專業(yè)名稱過程裝備與控制工程學生姓名指導教師 一．本題目研究的目的及意義：這次畢業(yè)設計所涉及的范圍涵蓋了我大學四年來所修的主要課程內容，通過這次設計可以提高我對專業(yè)知識的綜合利用能力，將所學到的知識運用得更加靈活自如，為將來參加工作、獨立解決問題打下良好的基礎。二．本題目國內、外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢：牛乳深受人們的喜愛，這是因為它有以下特點：牛乳經殺菌后不需要進行任何調理劑可使用；牛乳可以被人體幾乎全部消化吸收；牛乳含有各種營養(yǎng)成份，適合人體生理需要；牛乳還有能促進人體生長發(fā)育以及維持健康水平的幾乎一切必需的營養(yǎng)成份；為了取得與牛乳同等量的營養(yǎng)成份，若用其他谷物提供，在數(shù)量上要比牛乳多消耗好幾倍。根據(jù)牛乳的特性，對牛乳的濃縮提出了各種方案，其中最突出的是管式蒸發(fā)器和板式蒸發(fā)器。近期，板式蒸發(fā)器的研究有了很大的突破，大有代替管式蒸發(fā)器的趨勢。此次畢業(yè)設計就是根據(jù)板式蒸發(fā)器的特點，總結前人的經驗，設計出新型的板式蒸發(fā)器。濃縮是許多乳制品生產過程中的一個重要工序。在奶粉的生產過程中，約有84%的水分通過濃縮除去。由此可見，用于濃縮的蒸發(fā)設備是奶粉生產的關鍵設備。由于乳液為熱敏性物料，這就要求其蒸發(fā)過程中溫度不宜過高，乳液在蒸發(fā)設備中的停留時間也不宜太長。為了適應這一要求，真空降膜蒸發(fā)設備被廣泛用來進行乳液的濃縮。多效降膜蒸發(fā)設備有許多優(yōu)點，其濃縮比大、粘度范圍大、傳熱效果好、蒸汽和水的耗量少、處理量大。而且在降膜蒸發(fā)器中，乳液的蒸發(fā)溫度低，受熱時間短，營養(yǎng)成份損失少，有利于提高產品的質量，保持良好的色、香、味。并且也便于實現(xiàn)過程的自動化。但對于管式降膜蒸發(fā)器，卻存在不少的缺點，主要有：物料不能循環(huán)；當管內流體速度較大時，會引起液體分布不均，造成傳熱系數(shù)下降，并有干壁現(xiàn)象發(fā)生，這在食品加工行業(yè)中是絕對不允許的。而板式蒸發(fā)器卻很好地解決了這些問題，適用范圍比較廣，因此漸漸被人們所認可。蒸發(fā)濃縮過程需要消耗大量的熱能，為了節(jié)約能量，國內外大部分乳品廠家已采用了多效降膜蒸發(fā)設備，并采用了二次蒸汽再利用技術。與此同時，科技人天津理工大學教務處制表員提高降膜蒸發(fā)器設計的合理性，這也是節(jié)能措施的一個重要方面。這種設備不僅具有如此多的優(yōu)點，而且還隱藏著巨大的發(fā)展?jié)摿?。只要我們解決了異性板與蒸汽進口和冷凝水出口的活動連接問題，我們就可以在一臺蒸發(fā)器內安裝2~3組加熱元件，根據(jù)生產需要任意調節(jié)傳熱面積，而且在一臺設備內可以同時處理不同物料或不同濃度的物料，大大減少了生產的投資費用，而且在處理結垢時無需停車，從而保持了蒸發(fā)器的高效運轉，提高了效益，同時方面了操作。降膜式異形豎板蒸發(fā)器，亦稱外流板式降膜蒸發(fā)器或自由流板式降膜蒸發(fā)器，它在輕工業(yè)及食品工業(yè)具有廣泛的應用前景。目前，在我國異形豎板降膜蒸發(fā)器多用于造紙行業(yè)，在食品發(fā)酵行業(yè)已用于酒糟廢液和味精廢液的濃縮。又由于降膜式異形豎板蒸發(fā)器具有處理高熱敏性和高粘度物料的突出優(yōu)勢，因此，該設備極適用于乳類的加工生產。降膜式異形豎板蒸發(fā)器是根據(jù)薄膜傳熱理論和板式換熱器原理發(fā)展起來的一種高效，節(jié)能、新型蒸發(fā)設備,它與管式降膜蒸發(fā)器相比，具有傳熱效率高、物料受熱時間短、掛料量少、不易結垢且結垢易清洗等諸多優(yōu)點。此外，特別值得指出的是這種蒸發(fā)器一改傳統(tǒng)的物料走管內，使蒸汽走管外的方式，物料在傳熱元件外表面自由降膜蒸發(fā)濃縮。不僅給與物料接觸的加熱元件表面的精加工提供了極為有利的條件，而且便于觀察液膜的流動情況。其次，除降膜式異形豎板蒸發(fā)器外，其他的工藝操作的設備因為已有較成熟的規(guī)范及設計手冊，在本設計中僅作這些設備的選型設計，這些設備包括了鮮牛奶的殺菌設備、預熱設備以及干燥成粉設備，另外還有加熱蒸汽的部分供應系統(tǒng)。 這種新型設備必將會有更大發(fā)展。三．本題目研究的理論依據(jù)及現(xiàn)有條件：本題目研究的理論依據(jù)主要是各種過程裝備設計要求、原理、準則等，現(xiàn)有條件是涉及到本題目的有關參考文獻，以及一些用于繪圖、計算的計算機軟件。四．本題目研究內容及預期目標：本題目研究內容主要是蒸發(fā)器的發(fā)展趨勢，并要求在設計中保持其工藝性，以及諸如蒸發(fā)工藝操作流程怎樣合理安排、設計使整個系統(tǒng)工作更協(xié)調等等。預期目標是根據(jù)指導老師的指導思路，結合現(xiàn)有條件獨立設計出題目所要求的蒸發(fā)設備。五．本題目研究思路及步驟：天津理工大學教務處制表首先進行調研、對課題所涉及到的內容、數(shù)據(jù)等進行分析、計算，通過一系列分析比較得出最佳方案；然后進入正式設計，嚴格根據(jù)設計所要求的步驟逐步進行；在設計總體完成后對某些局部的地方進行必要的修改、校正。六．主要參考文獻和資料：[1] 劉殿宇、2004，41（2）：7～9[2] ：化學工業(yè)出版社，[3] [日]林弘通 著、陶云章 ：輕工業(yè)出版社，1980[4] ：化學工業(yè)出版社，[5] ：天津大學出版社，[6] . 北京：化學工業(yè)出版社，[7] （上、下冊）. 天津：天津大學出版社，[8] （材料與零件分冊）.上海：上海科學技術出版社，[9] . 北京：化學工業(yè)出版社，[10] . 醫(yī)藥工程設計雜志，2003，24（5）：1～3[11] ：中國輕工業(yè)出版社，[12] 趙元軍. ，2002，30（5）：150～152[13] 宋繼田等. ，2002，2（88）：21～23[14] ：上?？茖W技術文獻出版社，[15] . 北京：化學工業(yè)出版社，[16] ：華東理工大學出版社，[17] ：中國石化出版社2004指導教師意見簽字： 年 月 日天津理工大學教務處制表異型豎板式降膜蒸發(fā)器的設計摘要我國是世界上生產乳類產品的大國，特別是奶粉產品的加工生產在我國的食品加工行業(yè)內具有重要地位。因此，為了創(chuàng)造更高的商品價值和生產效率，我國的食品機械設計人員不斷實現(xiàn)加工設備的技術創(chuàng)新與改進。近年來，降膜式異形豎板蒸發(fā)器脫穎而出，在奶粉加工設備的濃縮環(huán)節(jié)被廣泛使用，并且獲得好評。降膜式異形豎板蒸發(fā)器是根據(jù)薄膜傳熱理論和板式換熱器原理發(fā)展起來的一種高效，節(jié)能、新型蒸發(fā)設備,它與管式降膜蒸發(fā)器相比，具有傳熱效率高傳熱效率高、物料受熱時間短、掛料量少、不易結垢且結垢易清洗等諸多優(yōu)點。但是，由降膜式異形豎板蒸發(fā)器為濃縮設備的全套奶粉生產設備的設計及其規(guī)范仍處初步發(fā)展階段，尚待研究與發(fā)展。本文核心以降膜式異型豎板蒸發(fā)器為濃縮設備的全套奶粉生產設備進行結構與選型設計。關鍵詞：異型豎板式 降膜 蒸發(fā)器Design on Falling Film Evaporator in Irregularshaped RiserABSTRACTOur country is the world production of products of the big country, breast milk powder products processing and production, especially in the food processing industry in our country has the important position. Therefore, in order to create higher modity value and the production efficiency, our country39。s food machinery design personnel continuously realizes processing equipment of technology innovation