【正文】 S ） ] 汽 的 流量 W= ? ?? ? ? ?? ?12123 . 8 7 4 1 5 4 8 0 1 . 3 2 9 0 6 01 . 9 4 1 4 0 1 0 0C G t tC T T? ? ? ??? ? ?乳水=（ ㎏ /h） = ㎏ /S 流速 G = 8 .0 5 /0 .0 0 1 8 9 = 4 2 5 9 .3[㎏ /（㎡ K)。K)， =1032?乳 ㎏ /m3； ? ?水 mPaK ），=? 乳 mPa 殺菌時換熱器的設(shè)計與選型 板式換熱器是以波紋板為傳熱面積的新型高效換熱器。所用的冷卻器冷交換介質(zhì)是待預(yù)熱的乳和冰水。目的在于殺滅原料乳中的雜菌確保乳酸菌的正常生長和繁殖；鈍化原料乳中的天然抑制物；使乳清蛋白變性，以達到改善組織狀態(tài)，提高黏稠度和防止成品乳清析出的目的 。第二段均質(zhì)使用低壓（ ～ ），目的是分散已破碎的小脂肪球，防止黏連。 均質(zhì)的目的主要是使原料充分混合均勻 ，阻止奶油上浮，提高酸奶的穩(wěn)定性和稠度，并保證乳脂肪均勻分布，從而獲得質(zhì)地細膩、口感好的產(chǎn)品。在此細縫中，高靜壓能被轉(zhuǎn)化成動能，這樣，牛奶在狹窄的、環(huán)形的間隙中獲得非常高的速度（ 200～ 300m/s）。 均質(zhì)的原理是均質(zhì)機的均質(zhì)頭是一圓柱形的外環(huán)包著帶四個葉片的特殊形狀的芯子，這些部件相互配合，只留一個非常窄的間隙讓牛乳通過。 均質(zhì) ： 均質(zhì)是酸乳生產(chǎn)中很重要和必不可少的步驟，它對酸 乳的 黏 稠度、幼滑度和質(zhì)地的穩(wěn)定性有積極的幫助。K） ]＜ 103，滿足。 計算的總傳熱系數(shù) 為： K=103W/（㎡ 波紋板換熱器的實際板數(shù) NT和流道數(shù) ns以及程數(shù)的關(guān)系表示為： T s passN =2 n n +1?? 表 3 不同流道數(shù)和程數(shù)計算所需的板數(shù) 流道數(shù) ns 9 8 7 6 5 根據(jù)傳熱計算所需要的板數(shù) N npass=3 時所需總板數(shù) NT 55 49 43 37 31 npass=4 時所需總板數(shù) NT 73 65 57 49 41 由表 3 看出， 當(dāng) npass=3 時都不滿足，而 npass=5 時 均能 滿足。S ） ] 物料 Re1= ? ?1 /esD G n?乳=30 .0 1 6 8 (8 1 3 .6 4 / )2 .1 2 7 1 0 sn?? ? =103/ns 水 Re2= ? ?/esD G n?水= ? ?30 .0 1 6 8 8 4 .8 .1 5 /0 .3 7 9 9 1 0 sn?? ?=104/ns 計算每股流的傳熱系數(shù) 由上面的計算可知，兩邊的 Re 均大于 400，因此采用式 0 .6 5 0 .4N u = 0 .2 5 3 6 R e P r??計算兩邊的傳熱膜系數(shù)： 3 31P r = C / = 3 . 8 6 7 1 0 2 . 1 2 7 1 0 / 0 . 4 5 = 1 8 . 2 8??? ? ? ? 3 32P r = C / = 4 . 1 8 1 0 0 . 3 7 9 9 1 0 / 0 . 6 = 2 . 6 5??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?0 . 6 5 0 . 41 1 1 s 0 . 6 5sh = /D e 0 . 2 5 3 6 R e P r = 0 . 4 5 /0 . 0 1 6 8 0 . 2 5 3 6 7 . 0 1 0 / n 1 8 . 2 8 = 6 8 5 7 . 3 9 n? ? ? ?? ? ?乳 ? ?? ? ? ? ? ?0 . 6 5 0 . 42 2 2 s 0 . 6 5sh = /D e 0 . 2 5 3 6 R e Pr = 0 . 6 /0 . 0 1 6 8 0 . 2 5 3 6 3 . 7 5 1 0 /n 2 . 6 5 = 1 2 4 2 9 . 8 n? ? ? ?? ? ?水 計算總的傳熱膜系數(shù) 水的污垢系數(shù) r2=； 物料的污垢系數(shù) r1=； 忽略金屬板的熱阻，總的傳熱系數(shù)為： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 ? ?? ?11 2 1 21sssK = 1 /h 1 /h r r11 = 0 .0 0 0 0 0 8 66 8 5 7 .3 9 /n 1 2 4 2 9 .8 /n = 0 .0 0 0 2 2 6 n 0 .0 0 0 0 0 8 6? ? ?????????? 估算總的傳熱面積 ： 為了留有裕量，給總的傳熱系數(shù)乘以 的系數(shù) 。 計算熱負荷（不計熱損失） ? ?m 1 p1 1 2Q =q C TT? ? ? ? ?36= ( 1 7 7 1 5 2 . 3 / 3 6 0 0 ) 3 . 8 6 7 1 0 6 0 4 = 1 . 0 7 1 0? ? ? ?（ J/S） 平均溫度差 標(biāo)準(zhǔn)化乳 4℃ →60 ℃ 水 25℃ ←75 ℃ 逆流 : ΔT1m= ? ? ? ?2 5 4 7 5 6 02? ? ?=18（ ℃ ） NTUmin= 12175 2518mTTT? ??? = 由 圖查得：流道分配冷 /熱 =1/1，溫度校正系數(shù) F= 對每股物流計算雷諾數(shù) Re 選用的波紋板參數(shù)為 LP=， LW=， Dp =； 通道寬 b=， 波紋板的通道面積為： 1 p WA = b L = 0 . 0 0 8 4 0 . 9 0 = 0 . 0 0 7 5 6??（㎡） 波紋板的傳熱面積為： PWA p=L L = =??（㎡） 假定兩邊的流道數(shù)相同都為 ns， D e 2 b = 2 0 .0 0 8 4 = 0 .0 1 6 8? ? ? （ m） 物料的 流量 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 Q = 1 7 7 1 5 2 .3 8 = 2 2 1 4 4 .0 4? （ ㎏ /h） = ㎏ /S， 流速 1G =[㎏ /（㎡ K)， =1032?乳 ㎏ /m3； = S? ?水 ， =?水 W/(mK ），=? 乳 mP a 換熱器的設(shè)計與選型 板式換熱器是以波紋板為傳熱面積的新型高效換熱器。 預(yù)熱 ： 通常在酸奶的現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)中，預(yù)熱的典型溫度和時間是：經(jīng) 60～ 70℃ 預(yù)熱后的原料乳被送到均質(zhì)機均質(zhì)（ 15～ 20MPa） 后再回到板式熱交換器進行升溫（ 90～ 95℃ ）、保溫殺菌 3～ 5min 之后被冷卻到發(fā)酵溫度（ 38～ 43℃ ）。因而，進行 巴氏殺菌是很有必要的，是酸奶生產(chǎn)工藝中的重要工序。因此，在進一步處理牛乳的過程中，還用使用真氣脫氣罐，以除去細小的分散氣泡和溶解氧。其次，是在乳品廠收乳間流量計之前安裝脫氣設(shè)備。 分散氣體對牛乳加工的破壞作用主要有：影響牛乳計量的準(zhǔn)確度；使巴氏殺菌機中結(jié)垢增加；影響分離和分離效率；影響牛乳標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)確度；影響奶油的產(chǎn)量；促使脂肪球聚合；促使游離脂肪吸附于奶油包裝的內(nèi)層；促使發(fā)酵乳中的乳清析出。 牛乳的真空脫氣 ： 牛乳剛剛被擠出后含 %～ 7%的氣體；經(jīng)過貯存、運輸和收購后，一般其氣體含量在 10%以上，而且絕大多數(shù)為非結(jié)合的分散氣體。查相關(guān)表，選取型號為： IS8050200，流量： 25m3/h，揚程： ，轉(zhuǎn)速： 1450r/min,氣蝕余量： ，泵效率： 65%，軸功率： ，配帶功率： kW。 由于貯奶罐的高度為 ，則裝置所需揚程為 。s ， 密度為 ㎏ /L，溫度為 40℃以下；介質(zhì)為均勻的膠體 溶 液 ，具有奶香味且有特殊香味；操作條件為室溫、常壓。 所以用 5 個 100t 的貯奶罐。 根據(jù)工藝，每班用量為： ㎏ ，即 ， 在旺季時一天生產(chǎn) 3 班。 牛乳貯罐裝乳能力一般為 5 噸、10 噸或 30 噸，現(xiàn)代化大規(guī)模乳品廠的貯乳罐可達 100噸。 貯乳罐要有良好的絕熱保溫措施，并配有適當(dāng)?shù)臄嚢铏C構(gòu)，定時攪拌乳液，防止脂肪上浮而造成分布不均勻。每罐需放滿，并加蓋密封。每班的處理量一般相當(dāng)于兩個貯乳罐的乳容量，否則用多個貯乳罐會增加調(diào)罐、清洗的工作量和增加牛乳的損失。一般貯乳罐的總?cè)萘繎?yīng)為日收納總量的 2/3～ 1。為保證連續(xù)生產(chǎn)的需要，乳品廠必須有一定的原料貯存量。一般用離心泵將牛乳泵入罐中，可以使脂肪球 的破壞程度降到最低。 貯存 ： 原料乳送到加工廠時，由乳槽車泵入貯乳罐。K） ]＜ ，滿足。 計算的總傳熱系數(shù) K=（㎡ 波紋板換熱器的實際板數(shù) NT和流道數(shù) ns以及程數(shù)的關(guān)系表示為： T s passN =2 n n +1?? 表 2 不同流道數(shù)和程數(shù)計算所需的板數(shù) 流道數(shù) ns 9 8 7 6 5 根據(jù)傳熱計算所需要的板數(shù) N npass=4 時 所需總板數(shù) NT 73 65 57 49 41 npass=5 時所需總板數(shù) NT 91 81 71 61 51 由表 2 看出， npass=5 時滿足。S ） ] 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 物料 Re1=13 10essGDnn? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ???乳=103/ns 水 Re2=13 10essGDnn? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ???水 =104/ns 計算每股流的傳熱系數(shù) 由上面的計算可知，兩邊的 Re均大于 400，因此采用式 0 .6 5 0 .40 .2 5 3 6 R e P rNu ? ? ?計算兩邊的傳熱膜系數(shù)： 3 31P r = C / = 3 . 9 3 1 1 0 1 . 8 1 0 / 0 . 5 = 1 4 . 1 5??? ? ? ? 3 32P r = C / = 4 . 1 8 1 0 1 . 2 0 3 1 0 / 0 . 6 = 8 . 3 8??? ? ? ? ? ? ? ?0 . 6 5 0 . 40 . 6 5 0 . 4 3 3 0 . 6 511 0 . 50 . 2 5 3 6 R e P r 0 . 2 5 3 6 5 . 3 2 1 0 / 1 4 . 1 5 5 . 7 5 1 00 . 0 1 6 8 ssh n nDe? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? 乳? ? ? ?0 . 6 5 0 . 40 . 6 5 0 . 4 4 3 0 . 6 522 0 . 60 . 2 5 3 6 R e P r 0 . 2 5 3 6 0 . 9 3 1 0 / 8 . 3 8 8 . 0 4 1 00 . 0 1 6 8 ssh n nDe? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? 水 計算總的傳熱膜系數(shù) 水的污垢系數(shù) r2=； 物料的污垢系數(shù) r1=； 忽略金屬板的熱阻，總的傳熱系數(shù)為：1121211K= h rrh???? ? ?????13 0. 65 3 0. 6511 = 000 10 / 10 /ssnn??????????? ? ? = 0 .0 0 0 3 0 n 0 .0 0 0 0 0 8 6 ?? 估算總的傳熱面積 ： 為了留有裕量，給總的傳熱系數(shù)乘以 的系數(shù) 。 計算熱負荷（不計熱損失） ? ? ? ? 5m 1 p 1 1 2Q = q C T = ( 1 5 5 2 1 . 5 2 / 3 6 0 0 ) 3 . 9 3 1 1 0 3 3 5 4 = 5 . 4 1 0T? ? ? ? ? ? ?（ J/S） 平均溫度差 逆流 : ? T1m= ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?1 2 2 1122135 25 4 0 61035 25440T t T tTt nn nTt? ? ? ? ? ???? ? ?? ?? ?=（ ℃ ） NTUmin= 121T 35 mTT? ??? = 由圖查得：流道分配冷 /熱 =1/1，溫度校正系數(shù) F= 對每股物流計算雷 諾數(shù) Re 選用的波紋板參數(shù)為 LP=， LW=， Dp =； 通道寬 b=， 波紋板的通道面積為： 1 p WA = b L = 0 . 0 0 8 4 0 . 9 0 = 0 . 0 0 7 5 6??（㎡） 波紋板的傳熱面積為： PWA p = L L = 2 .5 0 .9 0 = 2 .2 5??（㎡） 假定兩邊的流道數(shù)相同都為 ns D e 2 b = 2 0 .0 0 8 4 = 0 .0 1 6 8? ? ? （ m） 物料的流速 G1= ? =[㎏ /（㎡ S，?水 =(mS， ?乳 =(m 由于原料乳的密度很小 ， 采用板式換熱器使其從 35℃ 冷卻至 4℃ ，假設(shè)冷卻 水從 0℃ 升溫至 25℃ ，而此時有 :物料流量為 ㎏ /h，C乳 =（㎏ 板式換熱器今后的發(fā)展趨勢是： 提高操作溫度和操作壓力，加大處理量，擴大使用范圍，研制采湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 用新的結(jié)構(gòu)材料和新的制造工藝，而研制新的墊片材料以 提