【文章內(nèi)容簡介】 器后由排液泵排出。全套設(shè)計包括第一、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程中采用降膜蒸發(fā)器，必要遇到均勻成膜的問題，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。因此對于壓縮器的工作原理、設(shè)計計算、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，提高市場競爭力和經(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(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)一般最多不超過三效，對沸點升高較高的溶液蒸發(fā)時又受到限制，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，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，無傳動裝置，構(gòu)造較簡單，應(yīng)用較多。帶熱泵與不帶熱泵相比，可相當(dāng)于增加一效。所以選用三效錯流蒸發(fā)系統(tǒng)[2]。 流程論述首先，要對原料鮮乳進(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）→注入儲奶罐→標(biāo)準(zhǔn)化→儲存或使用。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(dāng)料液自前一效進(jìn)入后一效的蒸發(fā)室時，物料即自行蒸發(fā)，進(jìn)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(jìn)入下一效，作為加熱蒸汽，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能。 重點設(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)簡單，安裝方便，而且不易堵塞，便于清洗。本設(shè)計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(jìn)了，因而需對牛乳預(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(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，在噴嘴處將位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，壓力降低，速度提高，將被抽入混合室?nèi)和工作蒸汽接觸，接受動能，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(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。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(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，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。第4章 設(shè)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(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(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：