毕业设计论文异型竖板式降膜蒸发器的设计.doc
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1、毕业设计论文-异型竖板式降膜蒸发器的设计 异型竖板式降膜蒸发器的设计摘要我国是世界上生产乳类产品的大国特别是奶粉产品的加工生产在我国的食品加工行业内具有重要地位因此为了创造更高的商品价值和生产效率我国的食品机械设计人员不断实现加工设备的技术创新与改进近年来降膜式异形竖板蒸发器脱颖而出在奶粉加工设备的浓缩环节被广泛使用并且获得好评降膜式异形竖板蒸发器是根据薄膜传热理论和板式换热器原理发展起来的一种高效节能新型蒸发设备它与管式降膜蒸发器相比具有传热效率高传热效率高物料受热时间短挂料量少不易结垢且结垢易清洗等诸多优点但是由降膜式异形竖板蒸发器为浓缩设备的全套奶粉生产设备的设计及其规范仍处初步发展阶段
2、尚待研究与发展本文核心以降膜式异型竖板蒸发器为浓缩设备的全套奶粉生产设备进行结构与选型设计关键词异型竖板式 降膜 蒸发器Design on Falling Film Evaporator in Irregular-shaped RiserABSTRACTOur country is the world production of products of the big country breast milk powder products processing and production especially in the food processing industry in our co
3、untry has the important position Therefore in order to create higher commodity value and the production efficiency our countrys food machinery design personnel continuously realizes processing equipment of technology innovation and improvement In recent years falling film type abnormity vertical boa
4、rd evaporator stand out milk powder processing equipment in the concentration of the link to be used extensively and has won good comments Falling film type abnormity vertical board evaporator is according to film heat transfer theory and plate heat exchanger principle developed a kind of high effic
5、iency energy saving new evaporation equipment it and tube type drop membrane evaporator compared with heat transfer efficiency high heat transfer efficiency high raw material is heated time is short hang shoes few is not easy to be scaling and scaling easy to clean and many other advantages But by f
6、alling film type abnormity vertical board evaporator for the full set of the concentration equipment production equipment design and its milk powder criterion still preliminary stage of development place is to research and development This paper core to falling film type different vertical board eva
7、porator for the full set of the concentration equipment production equipment milk powder structure and type design Keywords Different vertical plate Falling film Evaporator 目 录前言1第一章 流程设计211全套奶粉生产设备的工艺流程设计212浓缩设备的生产工艺流程设计2第二章 工艺计算421设计要求4com象4com件422浓缩设备传热面积的计算5com次蒸汽蒸发量计算5com蒸发器进料浓度B1的计算6com蒸汽量的计算6
8、com积的初步计算7com积的校核与取值823换热板上液相回流量的计算12com理12com的计算1324全套设备的热性能14com率14com度 W14com生产强度 u14com H15第三章 主体设备的结构设计1631蒸发器筒体的结构设计16com 第二效蒸发器筒体设计16com 第一效蒸发器筒体设计18com设计1832蒸发器换热板的结构设计18com 第一效蒸发器换热板设计18com 第二效蒸发器换热板设计1933蒸发器封头的结构设计19com蒸发器封头的选型20com蒸发器封头的选型2134蒸发器容器法兰的选取2135开孔补强的计算2136布液器的结构设计2237降液收集器的结构设
9、计2338蒸发器支座的结构设计24com蒸发器支座24com蒸发器支座2639视镜的设计与选型26第四章 附属设备的设计与选型2741杀菌设备的设计与选型2742预热设备的设计与选型2743分离器的设计与选型27com分离器的设计与选型28com分离器的设计与选型2844奶泵的设计与选型2845真空设备的设计与选型29com真空设备的设计与选型29com中空室真空设备的设计与选型2946蒸汽压缩设备的设计与选型29com缩设备的选型29com缩设备的选型计算30com缩设备的规格3047干燥设备的设计与选型30第五章 附件的设计与选型3251接管及其配用附件的设计与选型32com与第一效蒸发器
10、蒸汽进口之间的管路32com罐与原料泵入口之间的管路33com出口与第一效蒸发器物料进口之间的管路34com蒸发器冷凝水排出口与冷凝水储罐之间的接管35com蒸发器物料出口与分离器进口之间的接管36com分离器物料出口与第二效输送泵进口之间的接管37com分离器二次蒸汽出口与第二效蒸发器蒸汽进口之间的接管37com蒸发器物料进口接管38com分离器物料出口与三通接口之间的接管39com效蒸发器冷凝水排出口与冷凝水储罐之间的接管39com 第二效蒸发器物料出口与分离器进口之间的接管40com 第二效分离器物料出口与产品输出泵之间的接管40com 产品输出管上三通与浓缩液储罐之间的接管41com效
11、蒸发器物料回流管42com效分离器二次蒸汽出口与蒸汽压缩机进口之间的接管43com压缩机出口与第一效蒸发器进口管上三通之间的接管4352保温层的设计与选型4353阀门设计与选型4454流量计的选型44结论45参考文献46致 谢47前言我国是世界上生产乳类产品的大国特别是奶粉产品的加工生产在我国的食品加工行业内具有重要地位因此为了创造更高的商品价值和生产效率我国的食品机械设计人员不断实现加工设备的技术创新与改进近年来降膜式异形竖板蒸发器脱颖而出在奶粉加工设备的浓缩环节被广泛使用并且获得好评但是由降膜式异形竖板蒸发器为浓缩设备的全套奶粉生产设备的设计及其规范仍处初步发展阶段尚待研究与发展因此本人以
12、奶粉生产设备的成套设计为题对于以降膜式异形竖板蒸发器为浓缩设备的全套奶粉生产设备进行了结构与选型设计在此论文中本人对于全套奶粉生产设备中不同工艺操作的设备分为主要设备和此要设备有主次地做出了论述与说明首先降膜式异形竖板蒸发器作为该套奶粉生产设备的浓缩设备本人将其视为本设计的主要设备进行结构设计及其附属部件的设计降膜式异形竖板蒸发器亦称外流板式降膜蒸发器或自由流板式降膜蒸发器它在轻工业及食品工业具有广泛的应用前景目前在我国异形竖板降膜蒸发器多用于造纸行业在食品发酵行业已用于酒糟废液和味精废液的浓缩又由于降膜式异形竖板蒸发器具有处理高热敏性和高粘度物料的突出优势因此该设备极适用于乳类的加工生产降膜
13、式异形竖板蒸发器是根据薄膜传热理论和板式换热器原理发展起来的一种高效节能新型蒸发设备它与管式降膜蒸发器相比具有传热效率高物料受热时间短挂料量少不易结垢且结垢易清洗等诸多优点此外特别值得指出的是这种蒸发器一改传统的物料走管内使蒸汽走管外的方式物料在传热元件外表面自由降膜蒸发浓缩即异形竖板降膜蒸发器中物料在加热元件外表面靠重力自由降膜蒸发浓缩这不仅给与物料接触的传热元件外表面的精加工带来有利的条件而且更为重要的是加热表面易于清洗对易结垢的物料十分有利不仅给与物料接触的加热元件表面的精加工提供了极为有利的条件而且便于观察液膜的流动情况降膜式异形竖板蒸发器对于处理热敏性物料具有明显的优势因此正是由于鲜
14、牛奶的热敏性强及粘度高近年来我国的奶粉生产企业逐渐青睐于物料受热时间短且挂料少的降膜式异形竖板蒸发器另外乳粉的浓缩设备是消耗能源最多的单元之一因此在今天节能第一的时代降膜式异形竖板蒸发器可以大大减少奶粉生产设备的耗能其次除降膜式异形竖板蒸发器外其他的工艺操作的设备因为已有较成熟的规范及设计手册在本设计中仅作这些设备的选型设计这些设备包括了鲜牛奶的杀菌设备预热设备以及干燥成粉设备另外还有加热蒸汽的部分供应系统为满足这些设备能够高效地同降膜式异形竖板蒸发器配合工作本人查找了大量参考文献经过全面对比选用了合理的配套设备并详尽地叙述了选型依据过程以及参考文献最后对于部分附件如接管监测仪表保温层及阀门作
15、了简略选型第一章流程设计11全套奶粉生产设备的工艺流程设计本设计内容是由鲜牛奶的杀菌开始逐步对于预热设备浓缩设备和干燥成粉设备进行了逐一设计并且形成了一全套设备的工艺流程该工艺流程的流程草图见下图 图11图 11 工艺流程Fig 11 The Technical process12浓缩设备的生产工艺流程设计本设计中将浓缩设备作为主要设计对象因此首先要对其进行选型蒸发器的结构型式很多应按生产过程的要求选择适宜的蒸发器型式选型时一般应考虑以下原则1满足生产要求保证产品质量2生产能力较大3构造简单操作维修方便4经济实用另外要充分考虑到加工对象的性质鲜牛奶是该设备的加工对象其具有高热敏性和高粘度的特性
16、而膜式蒸发器的特点为溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热及蒸发而溶液只通过加热室一次即达到浓缩要求由于蒸发速度快溶液在蒸发器内停留时间短故特别适用于处本设计降膜式蒸发器在液态奶的前处理阶段主要作用是经过巴氏灭菌 灭菌温度78 和预热预热温度70的奶液进入到中蒸发器中可充分蒸发出水分另外当蒸发温度为6065时奶液浓度一般可从115提高到127 即经过浓缩提高奶液干物质含量同时去除奶液中的膻味及不良气味用于液态奶蒸发的单效其浓缩比较小在11左右蒸发时间短降膜管周边润湿量较大最后为了更好的达到节能高效的目的本设选用真空并流双效流程该流程是料液与蒸汽的流向始终相同具有的优点是在溶液在各效间的流动不需要用
17、泵来输送其次由于前一效溶液的沸点比后一效高因此当前一效料液进入后一效时便呈过热状态而立即蒸发产生更多的二次蒸汽增加了蒸发器的蒸发量并且真空的条件下使物料保持低沸点高效蒸发第二章 工艺计算21设计要求com象加工对象为鲜牛奶其具有粘度大热敏性强和易产生泡沫的特性在本次设计中鲜牛奶的设计数据如下鲜牛奶的比重 1031 鲜牛奶的粘度 123 cp 40 情况下的全脂乳 鲜牛奶蒸发量 W 1260 kgh 鲜牛奶的初始浓度 B0 12 鲜牛奶的终了浓度 B2 40 com件考虑到鲜牛奶的特性根据文献1并通过实验测量最终确定操作条件的如表21蒸发室设备类型蒸汽与物料温差 t蒸汽温度物料温度真空度Mp加热
18、压力Mp杀菌器套管管式超高温瞬时灭菌机747840070200312预热器固定管板式换热器1878600070200312第一效蒸发室异形竖板878700070200312第二效蒸发室异形竖板870620081100202表21 操作条件Table 21 Operating Condition22浓缩设备传热面积的计算com次蒸汽蒸发量计算1物料衡算根据文献2由以下公式进行计算 W S 1B0 B2 1S 牛奶的处理量 kgh B0物料初始浓度 B2物料终了浓度 由已知数据计算得 S 1800 kgh 2热量衡算 根据文献2由以下公式得到第一效二次蒸汽蒸发量W1与第二效二次蒸汽蒸发量W2的关系
19、W2 2蒸发系数 自蒸发系数 热损失系数 平均比热 kcalkg查文献2得 12 001 098 查文献3得 0912 kcalkg 70 情况下的全脂乳 W W1 W2 3W1 63136 kgh W2 62864 kgh com蒸发器进料浓度B1的计算根据文献2由以下公式进行计算 B1 24 由已知数据计算得 B1 1848 com蒸汽量的计算1通入第一效蒸发器的生蒸汽量 D1根据文献2由以下公式进行计算 25查文献2得 1 1 098 0 由已知数据计算得D1 64424 kgh 2通入第二效蒸发器的生蒸汽量 D2 D2 W1 63163 kgh 3通入双效蒸发系统的生蒸汽量 D0由于采
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