【正文】 異型豎板式降膜蒸發(fā)器的畢業(yè)設(shè)計(jì)一、原始依據(jù)（文獻(xiàn)綜述等）現(xiàn)今社會(huì)的乳制品行業(yè)已達(dá)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(ài)，是因?yàn)樗幸韵绿攸c(diǎn)：牛乳經(jīng)殺菌后不需要進(jìn)行任何調(diào)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(yíng)養(yǎng)成份，適合人體生理需要；牛乳還有能促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育以及維持健康水平的幾乎一切必需的營(yíng)養(yǎng)成份；為了取得與牛乳同等量的營(yíng)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(rèn)為是迄今為止的一種比較理想的營(yíng)養(yǎng)食品。根據(jù)牛乳的特性，對(duì)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(shì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是根據(jù)板式蒸發(fā)器的特點(diǎn)，總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出新型的板式蒸發(fā)器。濃縮是許多乳制品生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要工序。在奶粉的生產(chǎn)過(guò)程中，約有84%的水分通過(guò)濃縮除去。由此可見(jiàn)，用于濃縮的蒸發(fā)設(shè)備是奶粉生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。由于乳液為熱敏性物料，這就要求其蒸發(fā)過(guò)程中溫度不宜過(guò)高，乳液在蒸發(fā)設(shè)備中的停留時(shí)間也不宜太長(zhǎng)。為了適應(yīng)這一要求，真空降膜蒸發(fā)設(shè)備被廣泛用來(lái)進(jìn)行乳液的濃縮。多效降膜蒸發(fā)設(shè)備有許多優(yōu)點(diǎn)，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(shí)間短，營(yíng)養(yǎng)成份損失少，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，保持良好的色、香、味。并且也便于實(shí)現(xiàn)過(guò)程的自動(dòng)化。但對(duì)于管式降膜蒸發(fā)器，卻存在不少的缺點(diǎn)，主要有：物料不能循環(huán)；當(dāng)管內(nèi)流體速度較大時(shí)，會(huì)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(duì)不允許的。而板式蒸發(fā)器卻很好地解決了這些問(wèn)題，適用范圍比較廣，因此漸漸被人們所認(rèn)可。蒸發(fā)濃縮過(guò)程需要消耗大量的熱能，為了節(jié)約能量，國(guó)內(nèi)外大部分乳品廠(chǎng)家已采用了多效降膜蒸發(fā)設(shè)備，并采用了二次蒸汽再利用技術(shù)。與此同時(shí)，科技工作者還致力于提高降膜蒸發(fā)器設(shè)計(jì)的合理性，這也是節(jié)能措施的一個(gè)重要方面。降膜板式蒸發(fā)器目前還處于探索階段。從生產(chǎn)來(lái)看，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期的滿(mǎn)意效果，是一種新型的高效節(jié)能蒸發(fā)設(shè)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(lái)代替了傳統(tǒng)的長(zhǎng)管式加熱元件，液體自上而下自由流動(dòng)，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(yàn)測(cè)定，如果生產(chǎn)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(shí)，板式降膜蒸發(fā)器的物料走板的外側(cè)，只要適當(dāng)設(shè)置觀察孔，就可以方便地觀察物料的流動(dòng)情況，便于隨時(shí)檢查和調(diào)整，因此這種設(shè)備為我們的操作和管理帶來(lái)了方便；而且也便于隨時(shí)觀察加熱面的結(jié)垢情況，并及時(shí)加以清洗，因此，這種設(shè)備又為我們清洗污垢帶來(lái)了方便。另外，這種裝置的一大突出的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)能。和強(qiáng)制循環(huán)的其他設(shè)備相比，循環(huán)泵所需動(dòng)力只是強(qiáng)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(shè)備不僅具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)口和冷凝水出口的活動(dòng)連接問(wèn)題，我們就可以在一臺(tái)蒸發(fā)器內(nèi)安裝2~3組加熱元件，根據(jù)生產(chǎn)需要任意調(diào)節(jié)傳熱面積，而且在一臺(tái)設(shè)備內(nèi)可以同時(shí)處理不同物料或不同濃度的物料，大大減少了生產(chǎn)的投資費(fèi)用，而且在處理結(jié)垢時(shí)無(wú)需停車(chē)，從而保持了蒸發(fā)器的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了效益，同時(shí)方面了操作。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：（說(shuō)明書(shū)、專(zhuān)題、繪圖、試驗(yàn)結(jié)果等） ：本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)板式蒸發(fā)器的特點(diǎn)，總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出新型的板式蒸發(fā)器，已達(dá)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(guò)程中溫度不宜過(guò)高，乳液在蒸發(fā)設(shè)備中的停留時(shí)間也不宜太長(zhǎng)。為了適應(yīng)這一要求，真空降膜蒸發(fā)設(shè)備被廣泛用來(lái)進(jìn)行乳液的濃縮。多效降膜蒸發(fā)設(shè)備有許多優(yōu)點(diǎn)，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(shí)間短，營(yíng)養(yǎng)成份損失少，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，保持良好的色、香、味。并且也便于實(shí)現(xiàn)過(guò)程的自動(dòng)化。研究步驟：(1)牛奶的生產(chǎn)工藝流程，蒸發(fā)系統(tǒng)流程的選取1)牛奶的生產(chǎn)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(jì)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(jì)算4)蒸發(fā)器強(qiáng)度和效率的計(jì)算5)臨界熱負(fù)荷的校和6)管路的計(jì)算7)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算1)加熱元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2)布液裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3)蒸發(fā)器各部件的強(qiáng)度計(jì)算4)氣液分離器的設(shè)計(jì)與計(jì)算5)殺菌器、預(yù)熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型6)法蘭的選取7)其他零件的選取 ： 外文翻譯填寫(xiě)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后繪制工藝流程圖、零件圖和裝配圖 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃表序號(hào)起止日期計(jì)劃完成內(nèi)容實(shí)際完成內(nèi)容檢查日期檢查人簽名1~熟悉課題，收集資料，檢索相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容2~擬定設(shè)計(jì)方案，確定技術(shù)路線(xiàn)，繪制結(jié)構(gòu)草圖3~方案設(shè)計(jì)（確定方案），完成設(shè)計(jì)必要的計(jì)算4~詳細(xì)的零件設(shè)計(jì)，論文的初步擬稿5~結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)，工程圖的繪制6~整理設(shè)計(jì)資料，撰寫(xiě)論文，總結(jié)分析過(guò)程和結(jié)果7~準(zhǔn)備畢業(yè)答辯資料指導(dǎo)教師批準(zhǔn)日期： 年 月 日 簽名：注：，一份院或系留存，一份發(fā)給學(xué)生，任務(wù)完成后附在說(shuō)明書(shū)內(nèi)。2.“檢查人簽名”一欄和“指導(dǎo)教師批準(zhǔn)日期”由教師用筆填寫(xiě)，其余各項(xiàng)均要求打印，打印字體和字號(hào)按照《天津理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）撰寫(xiě)規(guī)范》執(zhí)行。天津理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告屆：2011 學(xué)院（系）：機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程2011年 3 月 15 日課題名稱(chēng)奶粉生產(chǎn)設(shè)備的成套設(shè)計(jì)學(xué)院名稱(chēng)機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)過(guò)程裝備與控制工程學(xué)生姓名指導(dǎo)教師 一．本題目研究的目的及意義：這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的范圍涵蓋了我大學(xué)四年來(lái)所修的主要課程內(nèi)容，通過(guò)這次設(shè)計(jì)可以提高我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合利用能力，將所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用得更加靈活自如，為將來(lái)參加工作、獨(dú)立解決問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。二．本題目國(guó)內(nèi)、外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)：牛乳深受人們的喜愛(ài)，這是因?yàn)樗幸韵绿攸c(diǎn)：牛乳經(jīng)殺菌后不需要進(jìn)行任何調(diào)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(yíng)養(yǎng)成份，適合人體生理需要；牛乳還有能促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育以及維持健康水平的幾乎一切必需的營(yíng)養(yǎng)成份；為了取得與牛乳同等量的營(yíng)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(duì)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(shì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是根據(jù)板式蒸發(fā)器的特點(diǎn)，總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出新型的板式蒸發(fā)器。濃縮是許多乳制品生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要工序。在奶粉的生產(chǎn)過(guò)程中，約有84%的水分通過(guò)濃縮除去。由此可見(jiàn)，用于濃縮的蒸發(fā)設(shè)備是奶粉生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。由于乳液為熱敏性物料，這就要求其蒸發(fā)過(guò)程中溫度不宜過(guò)高，乳液在蒸發(fā)設(shè)備中的停留時(shí)間也不宜太長(zhǎng)。為了適應(yīng)這一要求，真空降膜蒸發(fā)設(shè)備被廣泛用來(lái)進(jìn)行乳液的濃縮。多效降膜蒸發(fā)設(shè)備有許多優(yōu)點(diǎn)，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(shí)間短，營(yíng)養(yǎng)成份損失少，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，保持良好的色、香、味。并且也便于實(shí)現(xiàn)過(guò)程的自動(dòng)化。但對(duì)于管式降膜蒸發(fā)器，卻存在不少的缺點(diǎn)，主要有：物料不能循環(huán)；當(dāng)管內(nèi)流體速度較大時(shí)，會(huì)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(duì)不允許的。而板式蒸發(fā)器卻很好地解決了這些問(wèn)題，適用范圍比較廣，因此漸漸被人們所認(rèn)可。蒸發(fā)濃縮過(guò)程需要消耗大量的熱能，為了節(jié)約能量，國(guó)內(nèi)外大部分乳品廠(chǎng)家已采用了多效降膜蒸發(fā)設(shè)備，并采用了二次蒸汽再利用技術(shù)。與此同時(shí)，科技人天津理工大學(xué)教務(wù)處制表員提高降膜蒸發(fā)器設(shè)計(jì)的合理性，這也是節(jié)能措施的一個(gè)重要方面。這種設(shè)備不僅具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)口和冷凝水出口的活動(dòng)連接問(wèn)題，我們就可以在一臺(tái)蒸發(fā)器內(nèi)安裝2~3組加熱元件，根據(jù)生產(chǎn)需要任意調(diào)節(jié)傳熱面積，而且在一臺(tái)設(shè)備內(nèi)可以同時(shí)處理不同物料或不同濃度的物料，大大減少了生產(chǎn)的投資費(fèi)用，而且在處理結(jié)垢時(shí)無(wú)需停車(chē)，從而保持了蒸發(fā)器的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了效益，同時(shí)方面了操作。降膜式異形豎板蒸發(fā)器，亦稱(chēng)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(yīng)用前景。目前，在我國(guó)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(shì)，因此，該設(shè)備極適用于乳類(lèi)的加工生產(chǎn)。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(lái)的一種高效，節(jié)能、新型蒸發(fā)設(shè)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(shí)間短、掛料量少、不易結(jié)垢且結(jié)垢易清洗等諸多優(yōu)點(diǎn)。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(nèi)，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(dòng)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(shè)備因?yàn)橐延休^成熟的規(guī)范及設(shè)計(jì)手冊(cè)，在本設(shè)計(jì)中僅作這些設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，這些設(shè)備包括了鮮牛奶的殺菌設(shè)備、預(yù)熱設(shè)備以及干燥成粉設(shè)備，另外還有加熱蒸汽的部分供應(yīng)系統(tǒng)。 這種新型設(shè)備必將會(huì)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(guò)程裝備設(shè)計(jì)要求、原理、準(zhǔn)則等，現(xiàn)有條件是涉及到本題目的有關(guān)參考文獻(xiàn)，以及一些用于繪圖、計(jì)算的計(jì)算機(jī)軟件。四．本題目研究?jī)?nèi)容及預(yù)期目標(biāo)：本題目研究?jī)?nèi)容主要是蒸發(fā)器的發(fā)展趨勢(shì)，并要求在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)使整個(gè)系統(tǒng)工作更協(xié)調(diào)等等。預(yù)期目標(biāo)是根據(jù)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)思路，結(jié)合現(xiàn)有條件獨(dú)立設(shè)計(jì)出題目所要求的蒸發(fā)設(shè)備。五．本題目研究思路及步驟：天津理工大學(xué)教務(wù)處制表首先進(jìn)行調(diào)研、對(duì)課題所涉及到的內(nèi)容、數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析、計(jì)算，通過(guò)一系列分析比較得出最佳方案；然后進(jìn)入正式設(shè)計(jì)，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的步驟逐步進(jìn)行；在設(shè)計(jì)總體完成后對(duì)某些局部的地方進(jìn)行必要的修改、校正。六．主要參考文獻(xiàn)和資料：[1] 劉殿宇、2004，41（2）：7～9[2] ：化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社，[5] ：天津大學(xué)出版社，[6] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[7] （上、下冊(cè)）. 天津：天津大學(xué)出版社，[8] （材料與零件分冊(cè)）.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，[9] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[10] . 醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志，2003，24（5）：1～3[11] ：中國(guó)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(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，[15] . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[16] ：華東理工大學(xué)出版社，[17] ：中國(guó)石化出版社2004指導(dǎo)教師意見(jiàn)簽字： 年 月 日天津理工大學(xué)教務(wù)處制表異型豎板式降膜蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)摘要我國(guó)是世界上生產(chǎn)乳類(lèi)產(chǎn)品的大國(guó)，特別是奶粉產(chǎn)品的加工生產(chǎn)在我國(guó)的食品加工行業(yè)內(nèi)具有重要地位。因此，為了創(chuàng)造更高的商品價(jià)值和生產(chǎn)效率，我國(guó)的食品機(jī)械設(shè)計(jì)人員不斷實(shí)現(xiàn)加工設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)。近年來(lái)，降膜式異形豎板蒸發(fā)器脫穎而出，在奶粉加工設(shè)備的濃縮環(huán)節(jié)被廣泛使用，并且獲得好評(píng)。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(lái)的一種高效，節(jié)能、新型蒸發(fā)設(shè)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(shí)間短、掛料量少、不易結(jié)垢且結(jié)垢易清洗等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是，由降膜式異形豎板蒸發(fā)器為濃縮設(shè)備的全套奶粉生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)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(shè)備的全套奶粉生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)與選型設(shè)計(jì)。關(guān)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