【文章內容簡介】 設備和工藝顯得尤為突出，但也存在配套設備選型降低操作費用的問題。鮮奶的蒸發(fā)過程中需要大量的熱量，采用多效蒸發(fā)可以提高蒸汽的利用率。熱泵在降膜蒸發(fā)器中的應用采用機熱壓縮式熱泵壓縮裝置可為離心式和容積式壓縮機。壓縮溫差較大，一般在11℃左右，這就限制采用機械壓縮式熱泵的效數(shù)一般最多不超過三效，對沸點升高較高的溶液蒸發(fā)時又受到限制，而且結構復雜，造價高，維護費用高，耗電量大，因此機械壓縮式熱泵應用很少。采用蒸汽噴射式熱泵蒸汽噴射式熱泵形似文吐里管，無傳動裝置，構造較簡單，應用較多。帶熱泵與不帶熱泵相比，可相當于增加一效。所以選用三效錯流蒸發(fā)系統(tǒng)[2]。 流程論述首先，要對原料鮮乳進行預熱處理。流程為：原料乳→粗濾→稱量紀錄→離心凈乳→冷卻（5℃以下）→注入儲奶罐→標準化→儲存或使用。然后，進入蒸發(fā)工段。在多效蒸發(fā)操作中，根據(jù)加熱蒸汽與料液的流向關系，可采用多種操作方式，以適合不同料液的濃縮。本設計采用錯流流程。錯流加料即料液與蒸汽流向不同，料液由第一效到第三效最后到第二效。蒸汽由第一效經(jīng)第二效最后到第三效。這種流程也是多效中常見的流程。料液在各效間流動時，因此，當料液自前一效進入后一效的蒸發(fā)室時，物料即自行蒸發(fā)，進而產(chǎn)生較多的二次蒸汽。同時，前一效中通過分離器產(chǎn)生的汁汽進入下一效，作為加熱蒸汽，進而實現(xiàn)節(jié)能。 重點設備的選擇降膜蒸發(fā)器由布液裝置、蒸發(fā)器體、預熱器、殺菌器、熱壓泵及冷凝器等組成。 蒸發(fā)罐采用降膜式蒸發(fā)罐，加熱室為盤管式換熱形式，本設計應力及溫度差不大，不需要用不易清洗的焊接形式固定管與板管，可采用脹接形式。 降膜式蒸發(fā)器中加熱管內物料分布是否均勻,不但影響到設備的傳熱效果，蒸發(fā)能力和操作的穩(wěn)定性，而且還會影響到產(chǎn)品的質量。因此，必須在管子頂部設置液體分布器，對液體分布器的基本要求是布液均勻，流體阻力小，結構簡單，安裝方便，而且不易堵塞，便于清洗。本設計中選用漩流式布液器，并在加熱管上方設置兩層篩板，布液堰上的篩板孔與布膜盤上的篩板孔是相互錯開的，下層篩板上的孔與加熱管口錯開。 降膜蒸發(fā)器要求沸點進了，因而需對牛乳預熱。各效預熱溫度為：牛奶經(jīng)預熱器由5186。C預熱至38186。C，在三效預熱盤管中由38186。C預熱至50186。C，在二效預熱盤管中由50186。C預熱至60186。C，而在一效預熱盤管中由60186。C預熱至70186。C。為了節(jié)省蒸汽用量，各效預熱盤管中所通蒸汽均為本效二次蒸氣。 乳品屬于食品，其生產(chǎn)必須保證衛(wèi)生，故設備中凡與物料接觸軍采用不銹鋼0Cr18Ni10Ti制造，對于鮮奶本身也要進行處理保證其衛(wèi)生條件，所以在蒸發(fā)器操作前應對其進行殺菌處理。殺菌器應設置于一效蒸發(fā)罐前，殺菌后為保證其殺菌效果，設置一保溫管，物料于殺菌器中92186。C下殺菌后在保溫管中保存24秒，使殺菌徹底，保證安全衛(wèi)生生產(chǎn)。殺菌器外殼采用較便宜的碳素鋼制造，加熱管采用一根長管在器中彎成幾段，使物料在管中流動方向經(jīng)一定距離即發(fā)生變化。 熱壓泵的全稱叫蒸汽噴射式熱壓縮泵。它是以較高的一次蒸汽為動力，把低壓二次蒸氣壓縮提高其溫度，為一效蒸發(fā)提供熱能，其效能就是回收二次蒸氣，是一種節(jié)能器。它主要由蒸汽噴嘴、混合室和擴壓管組成。工作原理：壓力較高的工作蒸汽，經(jīng)噴嘴高速噴射出來，在噴嘴處將位能轉變?yōu)閯幽埽瑝毫档?，速度提高，將被抽入混合室內和工作蒸汽接觸，接受動能，隨工作蒸汽一起進入擴散管喉部，在這里兩種介質充分進行混合，并進行熱量交換，然后混合液體在擴散管段內，降低速度升高壓力，最后由出口排出。蒸汽噴射器具有結構簡單，制造容易，操作穩(wěn)定，效率持久等優(yōu)點。目前在蒸發(fā)、結晶、精鎦、空調、制冷、冶金等行業(yè)中獲得應用。 分離器全部用不銹鋼制造，內外表面拋光，在上部有燈孔，下部開有視孔。由于溶液的發(fā)泡性，二次蒸氣對溶液的機械破壞性和溶液的閃蒸使溶液成為霧沫狀，并被二次蒸氣夾帶離開蒸發(fā)器。這種霧沫狀的溶液于二次蒸氣在分離器中進行分離，從而建設料液的損失，同時防止污染管道與其他蒸發(fā)器的加熱面。分離器又稱捕集器除沫器，有慣性型、離心型及表面型三大類。其原理為帶有液滴的二次蒸氣沿分離室的殼壁成切線方向進入，使氣流產(chǎn)生旋轉運動。液滴在離心力作用下被甩到分離器面而分離出來，二次蒸氣則由頂部出口排出。 由末效蒸發(fā)罐排出的蒸汽進入冷凝器凝縮，形成真空而使這些設備獲得足夠低的壓力和沸點，在蒸發(fā)中，還可使首效和末效之間溫度差增大，提高蒸發(fā)效能。冷凝器有多種形式，從冷凝方式殼分為接觸式和表面式兩種。接觸式是蒸汽和水直接混合，效能很高，表面式是蒸汽和冷水不接觸，用金屬壁分開，由此金屬壁進行交換，其效能較低。接觸式冷凝又分為干式和濕式，干式式不凝氣和冷凝水分別排出，由干式往復式真空泵抽走。濕式式不凝氣與冷凝水一起由水環(huán)式真空泵排出，或用水噴射器一起抽走，干式冷凝器的蒸汽和冷水互為逆流，而濕式多為順流即蒸汽與水同方向流動。第4章 設計計算 物料衡算總蒸發(fā)水量：解得：式中： —— 鮮奶入料濃度，12％—— 鮮奶出料濃度，48% —— 原料液流量(Kg/h)W —— 總蒸發(fā)量(Kg/h)總蒸發(fā)量W應等于各效蒸發(fā)量總和： 式中： —— 一效蒸發(fā)量(Kg/h) —— 二效蒸發(fā)量(Kg/h) —— 三效蒸發(fā)量(Kg/h) 熱量衡算被吸入的低壓蒸汽與高壓引射蒸汽的質量比 式中：低壓汁氣，kg/h 高壓引射蒸汽kg/h計算熱壓泵噴射系數(shù):式中: —— 高壓引射蒸汽與其絕壓絕熱膨脹到吸入低壓汁汽壓力時的焓值差—— 低壓吸入汁汽由其絕壓絕熱濃縮到混合蒸汽的絕壓時的焓值差查焓熵圖得：，則 ： 所以： （1）式中: —— 進入殺菌器的蒸汽量（）D —— 進入一效蒸發(fā)罐的蒸汽量（）D —— 進入二效蒸發(fā)罐的蒸汽量（） —— 進入三效蒸發(fā)罐的蒸汽量（） —— 高壓引射蒸汽量 （） —— 低壓汁汽量 （）各溫度下蒸汽和液體焓值溫度（℃）液焓h（kJ/kg）汽焓H（kJ/kg）5354445555765708392105殺菌器用汽量經(jīng)傳熱后，全部冷凝為同溫度下的水，其排入一效蒸發(fā)罐以利用部分余熱[1]。對殺菌器進行熱量衡算：輸入系統(tǒng)的能量=輸出系統(tǒng)的能量：代入數(shù)值得：解得：代入數(shù)值得：整理得： （2）輸入系統(tǒng)的能量=輸出系統(tǒng)的能量：代入數(shù)值得：解得： （3）代入數(shù)值得：整理得： （4） 代入數(shù)值得：整理得： （5） 由（1）、（2）、（3）、(4)、(5)五個方程聯(lián)立得 則 符合要求 蒸發(fā)罐設計計算 傳熱量的計算各效傳熱量為：各效傳熱系數(shù)：各效