【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器后由排液泵排出。全套設(shè)計(jì)包括第一、二、三效蒸發(fā)器，第一、二、三、旋流分離器，混合式冷凝器，熱壓泵，物料泵以及水環(huán)式真空泵等部分。 改造思路由于研究過(guò)程中采用降膜蒸發(fā)器，必要遇到均勻成膜的問(wèn)題，蒸發(fā)器操作的關(guān)鍵在于料液的分配均勻，料液膜是否均勻連續(xù)。為使料液能均勻進(jìn)入每根管并形成連續(xù)均勻成膜，最好是每根換熱管的上端設(shè)置一個(gè)分配頭的結(jié)構(gòu)，若采用分配板分配，其分布孔與管子間距最好相同，呈等距不止方式，使分布孔與管子中心錯(cuò)開，避免料液落在空孔中自由落下，達(dá)不到成膜的目的，同事要求每根換熱管的上端口出再同一水平位置上。熱能壓縮器的選擇也很重要，他是把處于低溫位的熱能輸送之高溫位的機(jī)械。但由于能量相同、形式不同的能再品位上，即能量轉(zhuǎn)化能力上是不等價(jià)的，電能、機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為熱能，而熱能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能，熱能的溫度愈接近環(huán)境溫度，其轉(zhuǎn)化能力愈低。因此對(duì)于壓縮器的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算、噪音消除等方面要仔細(xì)研究，打到最好的節(jié)能效果。 蒸發(fā)器選型論述在乳品工業(yè)生產(chǎn)中，選用先進(jìn)合理的蒸發(fā)器設(shè)備，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，降低生產(chǎn)和維護(hù)費(fèi)用，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)乳品工業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步很有意義。在液體奶方面，選擇無(wú)菌灌裝設(shè)備和工藝顯得尤為突出，但也存在配套設(shè)備選型降低操作費(fèi)用的問(wèn)題。鮮奶的蒸發(fā)過(guò)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(yīng)用采用機(jī)熱壓縮式熱泵壓縮裝置可為離心式和容積式壓縮機(jī)。壓縮溫差較大，一般在11℃左右，這就限制采用機(jī)械壓縮式熱泵的效數(shù)一般最多不超過(guò)三效，對(duì)沸點(diǎn)升高較高的溶液蒸發(fā)時(shí)又受到限制，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)費(fèi)用高，耗電量大，因此機(jī)械壓縮式熱泵應(yīng)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(wú)傳動(dòng)裝置，構(gòu)造較簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多。帶熱泵與不帶熱泵相比，可相當(dāng)于增加一效。所以選用三效錯(cuò)流蒸發(fā)系統(tǒng)[2]。 流程論述首先，要對(duì)原料鮮乳進(jìn)行預(yù)熱處理。流程為：原料乳→粗濾→稱量紀(jì)錄→離心凈乳→冷卻（5℃以下）→注入儲(chǔ)奶罐→標(biāo)準(zhǔn)化→儲(chǔ)存或使用。然后，進(jìn)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(guān)系，可采用多種操作方式，以適合不同料液的濃縮。本設(shè)計(jì)采用錯(cuò)流流程。錯(cuò)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(jiàn)的流程。料液在各效間流動(dòng)時(shí)，因此，當(dāng)料液自前一效進(jìn)入后一效的蒸發(fā)室時(shí)，物料即自行蒸發(fā)，進(jìn)而產(chǎn)生較多的二次蒸汽。同時(shí)，前一效中通過(guò)分離器產(chǎn)生的汁汽進(jìn)入下一效，作為加熱蒸汽，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 重點(diǎn)設(shè)備的選擇降膜蒸發(fā)器由布液裝置、蒸發(fā)器體、預(yù)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(shè)計(jì)應(yīng)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(nèi)物料分布是否均勻,不但影響到設(shè)備的傳熱效果，蒸發(fā)能力和操作的穩(wěn)定性，而且還會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，必須在管子頂部設(shè)置液體分布器，對(duì)液體分布器的基本要求是布液均勻，流體阻力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，而且不易堵塞，便于清洗。本設(shè)計(jì)中選用漩流式布液器，并在加熱管上方設(shè)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(cuò)開的，下層篩板上的孔與加熱管口錯(cuò)開。 降膜蒸發(fā)器要求沸點(diǎn)進(jìn)了，因而需對(duì)牛乳預(yù)熱。各效預(yù)熱溫度為：牛奶經(jīng)預(yù)熱器由5186。C預(yù)熱至38186。C，在三效預(yù)熱盤管中由38186。C預(yù)熱至50186。C，在二效預(yù)熱盤管中由50186。C預(yù)熱至60186。C，而在一效預(yù)熱盤管中由60186。C預(yù)熱至70186。C。為了節(jié)省蒸汽用量，各效預(yù)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(shè)備中凡與物料接觸軍采用不銹鋼0Cr18Ni10Ti制造，對(duì)于鮮奶本身也要進(jìn)行處理保證其衛(wèi)生條件，所以在蒸發(fā)器操作前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行殺菌處理。殺菌器應(yīng)設(shè)置于一效蒸發(fā)罐前，殺菌后為保證其殺菌效果，設(shè)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(zhǎng)管在器中彎成幾段，使物料在管中流動(dòng)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(dòng)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(kuò)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(lái)，在噴嘴處將位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，壓力降低，速度提高，將被抽入混合室內(nèi)和工作蒸汽接觸，接受動(dòng)能，隨工作蒸汽一起進(jìn)入擴(kuò)散管喉部，在這里兩種介質(zhì)充分進(jìn)行混合，并進(jìn)行熱量交換，然后混合液體在擴(kuò)散管段內(nèi)，降低速度升高壓力，最后由出口排出。蒸汽噴射器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，操作穩(wěn)定，效率持久等優(yōu)點(diǎn)。目前在蒸發(fā)、結(jié)晶、精鎦、空調(diào)、制冷、冶金等行業(yè)中獲得應(yīng)用。 分離器全部用不銹鋼制造，內(nèi)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(duì)溶液的機(jī)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(jìn)行分離，從而建設(shè)料液的損失，同時(shí)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(jìn)入，使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液滴在離心力作用下被甩到分離器面而分離出來(lái)，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(jìn)入冷凝器凝縮，形成真空而使這些設(shè)備獲得足夠低的壓力和沸點(diǎn)，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(jìn)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(fù)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(dòng)。第4章 設(shè)計(jì)計(jì)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(yīng)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(zhì)量比 式中：低壓汁氣，kg/h 高壓引射蒸汽kg/h計(jì)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(shí)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(shí)的焓值差查焓熵圖得：，則 ： 所以： （1）式中: —— 進(jìn)入殺菌器的蒸汽量（）D —— 進(jìn)入一效蒸發(fā)罐的蒸汽量（）D —— 進(jìn)入二效蒸發(fā)罐的蒸汽量（） —— 進(jìn)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(duì)殺菌器進(jìn)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：