《食品机械与设备 教学课件 ppt 作者 魏庆葆 主编第三节 换热器及杀菌系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《食品机械与设备 教学课件 ppt 作者 魏庆葆 主编第三节 换热器及杀菌系统（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第三节第三节 热交换器及杀菌系统热交换器及杀菌系统 第三节第三节 热交换器及杀菌系统热交换器及杀菌系统 热交换器及杀菌系统种类较多，常热交换器及杀菌系统种类较多，常 见的有贮奶缸、贮槽式热交换器、列管见的有贮奶缸、贮槽式热交换器、列管 式换热器、板式换热器、蒸汽直接喷射式换热器、板式换热器、蒸汽直接喷射 式灭菌器、套管式超高温瞬时灭菌器等。式灭菌器、套管式超高温瞬时灭菌器等。 本节主要介绍板式换热器和套管式本节主要介绍板式换热器和套管式 超高温瞬时灭菌器超高温瞬时灭菌器 讲授本节的基本目的：讲授本节的基本目的： 通过本节学习通过本节学习，了解热交换设备了解热交换设备 的种类的种类、特点特点、
2、使用场合；掌握热交使用场合；掌握热交 换设备的操作换设备的操作、维护；板式换热器的维护；板式换热器的 工艺计算工艺计算、组合方式等组合方式等。 重点内容：重点内容： 1 1. .板式换热器的工作原理板式换热器的工作原理、结构结构、特点特点、操操 作维护和工艺计算；作维护和工艺计算； 2 2. .套管式超高温瞬时灭菌器的结构组成套管式超高温瞬时灭菌器的结构组成、流流 程和特点程和特点。 难点部分：难点部分： 1 1. .传热板的结构；板式换热器的特点传热板的结构；板式换热器的特点、流程流程、 操作及维护保养操作及维护保养。 2 2. .板式换热器工艺计算板式换热器工艺计算。 3 3. .套管式超
3、高温瞬时灭菌器的操作套管式超高温瞬时灭菌器的操作。 回顾相关知识回顾相关知识-热交换方式及特点热交换方式及特点 为了实现热量传递，两种物质必须有不同的温为了实现热量传递，两种物质必须有不同的温 度。度。 热量总是从高温物质向低温物质传递的。温差热量总是从高温物质向低温物质传递的。温差 越大，传热速度越快。越大，传热速度越快。 在传热过程中，温差逐渐减小，传热速度减慢，在传热过程中，温差逐渐减小，传热速度减慢， 当温度相等时，传热完全停止。当温度相等时，传热完全停止。 热传递方式有热传递方式有3种：传导、对流和辐射。种：传导、对流和辐射。 乳品厂中所有的传热多以传导和对流的方式进乳品厂中所有的传
4、热多以传导和对流的方式进 行，经常使用直接加热和间接加热两种方式。行，经常使用直接加热和间接加热两种方式。 直接加热是加热介质与产品直接混合。间接加直接加热是加热介质与产品直接混合。间接加 热是乳品厂中最常使用的方法。热是乳品厂中最常使用的方法。 现在使用的换热器设现在使用的换热器设 备是通过间接加热的方法备是通过间接加热的方法 来传递热量的，来传递热量的，即热介质即热介质 通过传热壁将热量传递给通过传热壁将热量传递给 冷介质而实现的冷介质而实现的。 右图表示热量从热介右图表示热量从热介 质传递给设备间壁，再由质传递给设备间壁，再由 间壁传给另一侧的冷介质。间壁传给另一侧的冷介质。 在板式换热
5、器中，板在板式换热器中，板 片就是这个间壁物。片就是这个间壁物。 热传递热传递 热量由间壁传递热量由间壁传递 一、一、 板式换热器板式换热器 1.1.用途：用途： 用于液体物料的高温短时杀菌或超高温瞬时杀菌。用于液体物料的高温短时杀菌或超高温瞬时杀菌。 2.工作原理：工作原理： 由于板式换热器的主体部分，是由许多具有花纹由于板式换热器的主体部分，是由许多具有花纹 的换热板依次重叠在框架上压紧而成，板与板之间具的换热板依次重叠在框架上压紧而成，板与板之间具 有一定间隙，构成流体的通道，当参与热交换的两种有一定间隙，构成流体的通道，当参与热交换的两种 物料在两板间流动时，就通过换热板进行换热。由于
6、物料在两板间流动时，就通过换热板进行换热。由于 板的面积大，流动的液层又薄，所以热交换效果很好。板的面积大，流动的液层又薄，所以热交换效果很好。 一、一、 板式换热器板式换热器 板式换热器中流体流动和热传递原理图板式换热器中流体流动和热传递原理图 冷热介质平行流动示意图冷热介质平行流动示意图 3.3.结构：结构： （1 1）板式换热系统的组成板式换热系统的组成： 板式换热器、板式换热器、 温度调节系统、温度调节系统、 回流阀、奶泵、回流阀、奶泵、 热水泵、回流槽、热水泵、回流槽、 温度保持器、记录仪。温度保持器、记录仪。 一、一、 板式换热器板式换热器 （2 2）板式换热器的结构：板式换热器的
7、结构： 3.3.结构：结构： 传热板、导杆、前端固定板、后边压紧板、压传热板、导杆、前端固定板、后边压紧板、压 紧螺杆、扳手、支架、橡胶垫圈、管接头等紧螺杆、扳手、支架、橡胶垫圈、管接头等 （3）传热板的结构：传热板的结构： 分类：分类： 传热板是板式换热器的主要部件传热板是板式换热器的主要部件，其种类其种类、形状形状、尺尺 寸较多寸较多。（常用的为平直波纹板常用的为平直波纹板） A.基本分类基本分类 a.沟道板：沟道板： 有螺旋形或曲折的道沟有螺旋形或曲折的道沟，是最老的方法是最老的方法，目前已被目前已被 新结构所淘汰新结构所淘汰。 3.3.结构：结构： b.单流板：单流板： 流体进入传热片
8、后按单一方向流动流体进入传热片后按单一方向流动，不像沟道片那不像沟道片那 样在同一板内要反复样在同一板内要反复1800。 这种传热板由于冲压的花这种传热板由于冲压的花 纹不同纹不同，使流体造成不使流体造成不 同形状的湍流同形状的湍流，大致可大致可 以分为两种：一为波纹板以分为两种：一为波纹板 (条流条流)，二为网流板二为网流板(网流网流)。 C.有衬垫的平板有衬垫的平板 (筛片及平片组合筛片及平片组合)。 3.3.结构：结构： 不同波纹状的换热片不同波纹状的换热片 B.其它方法分类其它方法分类 在同一台设备内在同一台设备内，按各种传热片用途分：按各种传热片用途分： a a. .串联片；串联片；
9、 b b. .分界片；分界片； c c. .端面片等端面片等。 按密封垫圈所在位置分成：按密封垫圈所在位置分成： a a. .双面的；双面的； b b. .单面的；单面的； c c. .平片等平片等。 按密封垫圈相对位置分成：按密封垫圈相对位置分成： a a. .左面的；左面的； b b. .右面的右面的。 按进口和出口的相对位置及液流在金属片内流动的按进口和出口的相对位置及液流在金属片内流动的 总方向分成：总方向分成： a.a.直流的；直流的； b.b.对角线流动的。对角线流动的。 3.3.结构：结构： 形状及尽寸：形状及尽寸： 它是由它是由1 11 1. .2 2mmmm厚的不锈钢板冲压而
10、成厚的不锈钢板冲压而成，其横向为其横向为 条状条状（或波纹状等或波纹状等），纵向为波纹状纵向为波纹状（梯形波纹梯形波纹）。 在板的表面冲有间隔的凸缘在板的表面冲有间隔的凸缘，形成多支点支承形成多支点支承。 板的长宽比板的长宽比一般为一般为（3 3）: :，常用的长为常用的长为 1000100012001200mmmm，宽为宽为300300400400mmmm。 3.3.结构：结构： 板的密封：板的密封： 可分为周边垫圈与角孔可分为周边垫圈与角孔 垫圈垫圈。 周边垫圈：周边垫圈： 根据流体流过金属板根据流体流过金属板 表面的方式不同表面的方式不同，可可 分为：单侧直流分为：单侧直流、 对角斜流对
11、角斜流 角孔垫圈：角孔垫圈： 分体式分体式、整体式整体式 3.3.结构：结构： 板的安装要求：板的安装要求： 在安装时在安装时，平片在平片在 导杆上垂直位置导杆上垂直位置( (各各 片上下位置片上下位置) )，其误其误 差差 0 0. .2 20 0. .2525 毫米毫米。 3.3.结构：结构： 4.4.特点：特点： (1)(1)有较高的传热效率。有较高的传热效率。 (2)(2)结构紧凑，占地面积小，单位体积可容纳较结构紧凑，占地面积小，单位体积可容纳较 多的传热面。多的传热面。 (3)(3)有较大的适应性，可根据工艺条件，生产能有较大的适应性，可根据工艺条件，生产能 力调整。力调整。 (4
12、)(4)适宜于处理热敏性物料（薄层、快速）。适宜于处理热敏性物料（薄层、快速）。 (5)(5)便于清洗（易折卸）。便于清洗（易折卸）。 (6)(6)热利用率高、热回收率高达热利用率高、热回收率高达757585%85%。 (7)(7)能自动调节，操作安全。能自动调节，操作安全。 (8)(8)垫圈易老化。垫圈易老化。 5.5.高温短时巴氏杀菌流程及操作：高温短时巴氏杀菌流程及操作： （以牛乳为例）（以牛乳为例） 6.6.工艺计算：工艺计算： 工艺计算其内容大致包括：工艺计算其内容大致包括： 热工计算，流体力学计算等。热工计算，流体力学计算等。 通过计算便于我们进行设备设计、选择、验算等，通过计算便
13、于我们进行设备设计、选择、验算等， 确定生产能力，确定生产能力， 寻找最合理的操作条件。寻找最合理的操作条件。 7.7.例题：例题： 设有一板式热交换器，由四个分段组成。一个用热设有一板式热交换器，由四个分段组成。一个用热 牛奶预热冷牛奶的预热段，一个热水杀菌段，一个冷水牛奶预热冷牛奶的预热段，一个热水杀菌段，一个冷水 冷却段，一个冷盐水冷却段。冷却段，一个冷盐水冷却段。 已知：已知：(1)(1)牛奶起始温度牛奶起始温度t t1 1 ， ，(2)(2)杀菌温度杀菌温度t t3 3 ， ，(3)(3) 牛奶经冷水冷却后温度牛奶经冷水冷却后温度t t5 5，(4)(4)牛奶最终冷却温度牛奶最终冷却
14、温度t t6 6 ， ， (5)(5)热水起始温度热水起始温度t tc c ， ，(6)(6)冷却水温度冷却水温度t tB B ,(7) ,(7)冷却盐水温冷却盐水温 度度t tp p ， ，(8)(8)牛奶比热牛奶比热C C ，(9)(9)热水及冷水比热热水及冷水比热C CB B ， ，(10)(10)盐盐 水比热水比热C Cp p ，热水量 ，热水量M M为牛奶量为牛奶量W W的的4 4倍，即倍，即M=4WM=4W，冷，冷 水量水量M M 为牛奶量 为牛奶量W W的的3 3倍，即倍，即M M =3W =3W，盐水量，盐水量M M”为牛奶为牛奶 量量W W的的2 2倍，即倍，即M M” ”=
15、2W =2W，生产能力，生产能力G G，单板工作面积，单板工作面积 f f，板的有效宽度，板的有效宽度b b，两板间隙，两板间隙h h，热回收率，热回收率 =(t=(t2 2- -t t1 1)/(t)/(t3 3- -t t1 1)=0.8)=0.8。 问：如何组装该设备？问：如何组装该设备？ 解：解： （1 1）作出四段式简明流程图：）作出四段式简明流程图： ( (2 2) )计算出各未知温度：计算出各未知温度： t t2 2: : = =8080% % =(t=(t2 2- -t t1 1)/(t)/(t3 3- -t t1 1)=)=0 0. .8 8 t t4 4: : WC(tWC(t2 2- -t t1 1)=WC(t)=WC(t3 3- -t t4 4) ) t tc c: : WC(tWC(t3 3- -t t2 2)=MC)=MCB B(t(tc c- -t tc c) ) M=M=4 4W W t tb b: : WC(tWC(t4 4- -t t5 5)=M)=MC CB B(t(tB B- -t tB B) ) M M= =3 3W W t tp p: : WC(tWC(t5 5- -t t6 6)=M)
