毕业设计论文异型竖板式降膜蒸发器的设计

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

20、用双效蒸发系统则第二效二次蒸汽通入到第一效蒸发器故通入双效蒸发系统的生蒸汽量 d0 d1 w2 156 kgh 4通入杀菌器的生蒸汽量 da根据文献2由以下公式进行计算 26式中d通入生蒸汽量 kgh ms 物料处理量 kgh 对数平均温差 水蒸汽汽化潜热 kcalkg 查文献3得 0935 kcalkg 4 情况下的全脂乳 查文献4得 5523 kcalkg 78 情况下的水蒸汽 另外 ms 2000 kgh to ti 60 4 56 由已知数据计算得 da 18961 kgh 5通入预热器的生蒸汽量 db 由公式26进行计算 查文献3得 0918 kcalkg 60 情况下的全脂乳 另外

21、 ms s 1800 kgh to ti 70 60 10 由已知数据计算得 db 2992 kgh 6通入全套浓缩设备的生蒸汽量 d d da db d0 23513 kghcom积的初步计算1第一效蒸发器传热面积 1第一效蒸发器传热量 q1 根据文献2由以下公式进行计算 27查文献4得 5523 kcalkg 78 情况下的水蒸汽 另外 d d1 64424 kgh 由已知数据计算得 q1 41512 kj 2第一效蒸发器初步传热面积 根据文献2由以下公式进行计算a 28式中 k 蒸发传热总系数 w 经实验测得 k k1 2200 w 78 的情况下 另外 t1 8 由已知数据计算得 23

22、58 2第二效蒸发器传热面积 1第二效蒸发器传热量 q2 查文献4得 5568 kcalkg 70 情况下的水蒸汽 另外 d d2 63136 kgh 根据已知数据由公式27计算得 q2 41013 kj 2第二效蒸发器初步传热面积 经实验测得 k k2 1800 w 70 的情况下 另外 t2 8 根据已知数据由公式28计算得 2848 com积的校核与取值1传热面积校核方法根据文献5采用临界热负荷校核法即保证单面换热板上的单位热负荷q小于或等于15倍的极限热负荷qm qm为开始鼓泡沸腾时的热负荷这是因为当鲜牛奶单位热负荷高于极限热负荷后具有鼓泡易进而产生泡沫的性质从而在局部蒸发液面上产生剧

23、烈的飞溅和带液同时严重的破坏了液膜影响了操作的稳定性2第一效蒸发器传热面积的校核与取值1第一效蒸发器极限热负荷qm1根据文献5极限热负荷qm应根据换热板上端的操作条件进行计算a第一效蒸发器的换热板单面雷诺准数 re 根据文献5由以下公式进行计算 29 式中re 牛奶的处理量 kgh 换热板单面上的牛奶处理量 kgh b 换热板宽度 m l液相的动力粘度 pas 210 式中n 该效蒸发器换热板数 查文献3得 l 000047 pas 70 情况下的全脂乳 1 s 1800 kgh 另外 初选第一效蒸发器的换热板为 板数 n1 6 板宽度 b1 1 m 根据已知数据由公式29 210 计算得 1

24、 150 kgh re1 35460 b第一效蒸发器的普朗特准数 pr1 根据文献5由以下公式进行计算 pr 211 式中平均比热 kcalkgl液相的导热系数 pas 查文献3得 0912 kcalkg 70 情况下的全脂乳 l 0605 wmk 70 情况下的全脂乳 由已知数据计算得 pr1 298 c第一效蒸发器的局部对流传热系数1因为 re1 35460 500 故根据文献5由以下公式进行计算 212 式中 局部对流传热系数 wkl液相的动力粘度 s g 重力加速度 ms2 查文献3得 l 0045510-5 s 另外 取 g 981 ms2 由已知数据计算得 1 748770 wk

25、d第一效蒸发器的换热板单面极限热负荷qm1因为 re1 3546 500 故根据文献5由以下公式进行计算x 213 式中 液相的表面张力 nm t饱和温度 k 蒸汽密度 kgm3 l 液相密度 kgm3 y 214 qm 215 查文献3得 0047 nm 01979 kgm3 另外 t 70 273 343 k l 1031 kgm3根据已知数据由公式313 314 315 计算得 x1 5682 y1 8262 qm1 2391210 j 第一效蒸发器传热面积a1的校核与取值2第一效蒸发器热负荷q1故根据文献5由以下公式进行计算q1 q1 216 由已知数据计算得 q1 1760475 j

26、 3第一效蒸发器传热面积a1的校核与取值因为q1 15 qm1 152391210 j 3586815 j 故设计合理 并将a1圆整为24 则换热板长度为 l1 2 m 3第二效蒸发器传热面积的校核与取值1第二效蒸发器极限热负荷qm2a第二效蒸发器的换热板单面雷诺准数 re2查文献3得 l 000050 pas 62 情况下的全脂乳 2 sw1 116864 kgh 另外 初选第一效蒸发器的换热板为 板数 n2 6 板宽度 b2 1 m 根据已知数据由公式29 210 计算得 2 9740 kgh re2 21640 b第二效蒸发器的普朗特准数 pr2 查文献3得 0915 kcalkg 62

27、 情况下的全脂乳 l 0605 wmk 70 情况下的全脂乳 根据已知数据由公式211计算得 pr 2 320 c第二效蒸发器的局部对流传热系数2因为 re2 21640 500 故根据文献5由公 212 式进行计算查文献3得 l 0048010-5 s 由已知数据计算得 2 687766 wk d第二效蒸发器的换热板单面极限热负荷qm2因为 re2 21640 500 故根据文献5由公式 213 214 215 进行计算查文献3得 0046 nm 01425 kgm3 另外 t 62 273 335 k 由已知数据计算得 x2 6021 y2 6797 qm2 2231998 j e第二效蒸

28、发器传热面积a1的校核与取值2第二效蒸发器热负荷q2根据已知数据 由公式 216 计算得 q2 1440063 j 3第二效蒸发器传热面积a1的校核与取值因为q2 15 qm2 152231998 j 3347998 j 故设计合理 并将a2圆整为30 则换热板长度为 l2 25 m 23换热板上液相回流量的计算com理在设计蒸发设备的过程中为了保证不发生出现干壁现象即当降液密度低到极限密度时液膜发生破裂薄膜状的液流转变为絮条状液流必须要判定换热板单面上的流量是否过小而引发干壁现象引发干壁现象的原因是水分不断蒸发向下流动的液膜越来越薄进而最有可能破坏的部分是换热板的下部因此当判定会发生干壁现象

29、时要通过计算得出需要的回流量来补充换热板单面上流动的液相com的计算1第一效蒸发器回流量 min11第一效蒸发器最小回流量 gmin1 根据文献5由以下公式进行计算 217 由已知数据计算得 gmin 01088 kgs 又因为换热板为双面蒸发则gmin1 2 gmin 02176 kgs 2判定第一效蒸发器是否需要回流因为第一效蒸发器换热板下部的流量 116864 kgh 03246 kgs gmin1 所以不需要回流2第二效蒸发器回流量gmin21第二效蒸发器最小回流量 gmin2根据已知数据由公式 217 计算得 gmin 01083 kgs 又因为换热板为双面蒸发则gmin2 2 gm

30、in 02166 kgs 2判定第二效蒸发器是否需要回流因为第二效蒸发器换热板下部的流量 540 kgh 015 kgs gmin2 所以第二效蒸发器需要计算回流量smin2 3第二效蒸发器回流量smin2 smin2 gmin2 w2 - 2376 kgh 0066 kgs 24全套设备的热性能com率根据文献3由以下公式进行计算 218 式中 w二次蒸汽量 kgh d蒸汽消耗量 kgh 由已知数据计算得 26736 com度 w根据文献3由以下公式进行计算 w 219 式中 传热安全系数 查文献6得 95 由已知数据计算得 82525 kj 54 w 1452 kj com生产强度 u根据

31、文献3由以下公式进行计算 u 220 由已知数据计算得 1第一效 u1 46810-3 kg s 2第二效 u2 45910-3 kg s com h 根据文献3由以下公式进行计算 221 由已知数据计算得 h 60272 第三章 主体设备的结构设计31蒸发器筒体的结构设计com 第二效蒸发器筒体设计1筒体的选料与制造根据第一效蒸发器操作条件查文献9gb3280选用1cr17ni14mo2不锈钢钢板其弹性模量 e 206103 mpa 厚度 t 6 mm 钢板经冷卷机卷制而成筒体2筒体的尺寸 1 筒体直径内径因为筒体内安装的换热板选用六块板的尺寸为 宽度b 1000 mm 厚度 tb 15 m

32、m 两板焊接后中空鼓泡高度 f 20 mm 板间距c 120 mm 另外考虑到换热板组要安装蒸汽进口与不凝性气体和冷凝水出口的联合接口所以换热板组尺寸为 10009002500 mm 估算直径 di 134536 mm 查文献9选用筒体直径di 1600 mm 筒体长度 l 2600 mm 设计压力pg 01 mpa 2 筒体长度考虑到换热板及布液器的高度筒长取为26 m 3 筒体强度的校核a无加强圈时筒体强度校核根据文献9由以下公式进行计算 lcr 117d 31 式中lcr筒体临界长度 mm do筒体外径 mm 筒体计算壁厚 mm 式中 c1 为壁厚附加量 查文献9得 c1 06 mm 则

33、 do di 2t 1612 mm 54 mm故 lcr 3258641 mm 故因为l 2600lcr 所以为短圆筒b应力校核a极限压力由于是短圆筒根据文献9由以下公式进行计算 pcr 32 式中pcr筒体临界压力 pa 由已知数据计算得 pcr 02148 mpa b极限压力根据文献9由以下公式进行计算 33 由于是短圆筒m 3 则由已知数据计算得 p 00716 mpa 故 p pg 如果不设加强圈筒体的强度足够3筒体的水压试验校核 1 水压试验设计根据文献9选用水作为试验介质试用水应当控制cl-2510-6质量另外为了避免试验发生低温脆性破坏液体温度不得低于15 2 试验校核根据文献9

34、由于蒸发器是真空容器pt取下面两公式中所求结果最大的一个pt 125p 34pt p01 35式中pt筒体临界压力 pa p设计压力 mpa 试验温度下材料的许用应力 mpa t设计温度下材料的许用应力 mpa 后者所求结果最大所以由已知数据计算得 pt 02mpa 再据文献9由下式校核圆筒的应力 36式中焊缝系数 查文献8得 由已知数据计算得 33 mpa 查文献8得 则 故第效蒸发器筒体水压实验合格com 第一效蒸发器筒体设计1筒体的选料与制造同第二效蒸发器的选取结果2筒体的尺寸除筒体长度取20m外其他同第二效蒸发器的选取结果3筒体的水压试验校核 1 水压试验设计同第一效蒸发器的选取结果

35、2 试验校核同第二效蒸发器的校核结果第一效蒸发器筒体水压实验合格com设计为了对蒸发器筒体的部件进行定期的方便检修根据设备规格选用人孔根据文献9选用 jb577-64 人孔dn450 32蒸发器换热板的结构设计com 第一效蒸发器换热板设计1换热板的选料与制造中空的异形竖板换热板是该型蒸发器的核心元件 如图31 材料选用1cr17ni14mo2不锈钢钢板板厚度15 mm 其制造工艺是由两块长方形不锈钢薄板周边缝焊 留一充压管嘴 后对钢板按一定分布规则 如 菱形 正方形 进行点焊再放置于特别的胎具中由正好对着点焊点的一系列端柱夹持最后经充压管嘴充胀使之成形为表面凹凸相间具有酒窝状波纹表面的中空式

36、元件换热板的各点焊点可增加传热元件的刚度与强 度而凸凹相间的酒窝状则大大强化了传热2换热板的尺寸由工艺计算可确定换热板尺寸为 201m 根据试验测定焊点的排列方式为等腰三角形时的传热效果较佳取等腰三角形斜边间距70mm底边间距100mm 两板焊接后中空鼓泡高度 f 20 mm 与相邻板间距c 120 mm 如图 31 3换热板的附属部件在换热板上的加热蒸汽进口部位冷凝水排出部位和抽不凝性气体的部位焊上一个矩形盒并在矩形盒上焊接管各板接管以法兰与总管连接因而成为换热板组由于总管又是同筒体上的接管以法兰连接的所以最终换热板组能够固定到蒸发器中图 31 换热板10fig 31 the heat-tr

37、ansfer boardcom 第二效蒸发器换热板设计由工艺计算可确定除换热板尺寸为 251m 其它同第一效蒸发器的换热板33蒸发器封头的结构设计com蒸发器封头的选型1 第一效蒸发器上封头的选型根据各效蒸发器的操作条件查文献9各效蒸发器上封头选用 hgb61-91 圆形平盖封头dn160010 16mnr如图 32其规格为 k 1730 mm l 30 mm c 51 mm 总重量为 8878 kg 图 32 圆形平盖封头9fig 32 the roundness cover ellipse head1 第二效蒸发器下封头的选型根据各效蒸发器的操作条件查文献9各效蒸发器上封头选用 jb115

38、4-73 椭圆封头dn16006 16mnr如图 32其规格为 h1 400 mm h2 25 mm s 6 mm 总重量为 137 kg 图 33 椭圆形封头9fig 33 the ellipse head com蒸发器封头的选型同第一效蒸发器的封头选型34蒸发器容器法兰的选取各效蒸发器的容器发兰根据操作压力查文献9选用工称直径与对应管法兰参见51相同的甲型平焊法兰 jbt47012000 如图34图 34 甲型平焊法兰8com the first type slip flange35开孔补强的计算先校核最大孔如不需要补强其他均不需补强 本设备的最大孔为人孔内径450mm壁厚6 mm开孔补强

39、的面积由文献9得a 37式中 削弱系数 由于筒体与接管材料相同取fr 1厚度 因为材料为 1cr17ni14mo2 根据文献6得 c 06mmm 则 d di 2c 1600 06 由已知数据得 0523 mpa a 236 mm2 查文献6得 b 9024 mm 38 由已知数据得 a 22005 mm2故 a1 a a1a2a3 a 因此本设备其它开孔小于此孔不需补强36布液器的结构设计异形竖板降膜蒸发器能否充分发挥其性能在相当程度上取决于液体的分布状况异形竖板降膜布液装置应满足 1 料液在每块竖板传热元件上布液量相同2 料液在板宽方向和板两侧布液均匀并在整个板面上保持连续稳定的液膜 3

40、竖板传热元件上端液膜起始的不稳定段要短 4 操作中料液无飞溅现象布液性能不良的布液器往往会导致液膜厚度不均使蒸发过程中板面上布液量不足之处出现干斑结焦等现象而渡膜过厚处传热效率下降但不影响到蒸发器的性能而却会影响到产品的质量特别对于食品工业中鲜牛奶等热敏性物料对布液的要求就更为严格13本设计根据该蒸发器的蒸发操作条件自行设计配用的异形竖板降膜蒸发器鲜牛奶进料分布器如图45其中双层套管起缓冲进料与导流作的用物料最后由收集槽通过溢流堰导向折板流到换热板面上图 35 布液器fig 35 the ware of distributing-liquid 37降液收集器的结构设计为了保证浓缩液能够连续的进

41、入排管中并且缓冲降液液流在下封头焊接浆液收集器如图36图 36 降液收集器fig 36 the ware of38蒸发器支座的结构设计com蒸发器支座1设备总重1筒体重量 由文献6查得不锈钢的理论重量为395 kgm2 故 g1 51792 kg 2筒体封头质量 g2 g上 g下 10248 kg 3法兰重由51法兰规格得 g3 6231090300602 1644 kg 4人孔法兰盖重g4 40 kg 5视镜重由53视镜规格得 g5 2103 206 kg 6换热板 g6 25139512 1185 kg 7布液器 g7 480 kg 8水压试验所装水重g8 v 96461 kg 9保温层

42、因为保温材料重量过轻所以保温层的重量忽略不计10降液收集器 g9 200 kg 11支座 g10 2232 446 kg 12 总重量g g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 396937 kg2支座选型根据容器总重以及容器为直立设备且需安装保温层查文献5选用如图 34支座 b50 jb1165-81 图 34 支座5fig 34 the footstep com蒸发器支座由于第二效蒸发器的总重量与第一效蒸发器的总重量相近故第二效蒸发器选用于第一效蒸发器相同的支座39视镜的设计与选型为了能够在操作中了解到操作中的一些现象并很好的预防一些不良现象的出现需要在筒体上部直径两

43、端正对降液板的位置安装一对视镜根据设备内为真空环境查文献5选用真空视镜 组合视镜 pn 10 dn100a hg21505-1992 玻璃材质为钢化硼硅玻璃耐热急变温度为180允许介质温度均为0200第四章 附属设备的设计与选型41杀菌设备的设计与选型根据操作条件及工艺计算的结果查文献11杀菌器选用 国产rp6l20型套管式超高温瞬时杀菌机 其主要技术参数如下在使用单泵情况下的生产能力为1500lh 牛奶进口温度为4杀菌温度115保温时间3s蒸汽进口78蒸汽耗量18961kgh 工作蒸汽压力设备重395kg主机外形尺寸 奶泵配用电机为y90l4 功率22kw台42预热设备的设计与选型根据工艺计

44、算的结果 通入预热器的生蒸汽量db 2992 kgh 查文献5得 总传热系数k 2200 kcal h tm 1233 由公式38计算得 预热器的换热面积a 061 查文献2预热器选用 标准系列jb1145-71-2-37的固定管板式换热器 cs159 -160-13 换热管为 15根 252 不锈钢钢管 管长 15m 管程为单程换热面积为13管程流通面积为00027 流量 81 m3h 43分离器的设计与选型com分离器的设计与选型1分离器直径根据文献1由以下公式进行计算 41式中 v0二次蒸汽比容 m3kg w0自由截面的二次蒸汽流速 ms 在这里w0 由文献4得 v0 505 m3kg

45、由已知数据计算得 d 63675 m 查文献4取标准分离器筒体直径为800mm 2分离器高度根据文献1由以下公式进行计算 42式中 vs 允许的蒸发体积强度 1115m3 m3s 由已知数据计算得 h 087 m 查文献4取标准分离器筒体高度为1m com分离器的设计与选型因为第二效分离器的处理量与第一效分离器的处理量相近故第二效分离器的规格同第一效分离器的规格44奶泵的设计与选型根据以下用途 a原料输入b第二效蒸发器输入 c原料输出 其流量分别为 1800 kgh 116864 kgh 7776 kgh 查文献3三个泵皆选用rpge6a型奶泵其主要技术参数如下 流量为3000 kgh 吸取物

46、料温度为小于80 扬程为18mh2o 转速为2860rmin 叶轮直径为15 kw 其配用电机为 jo2-21-2t2 电机功率为15 kw电机转速为2860rmin 总重量为42 kg 奶泵外型尺寸为500260325 mm 45真空设备的设计与选型com真空设备的设计与选型由于牛奶在生产过程中容易产生泡沫故蒸发操作需要在真空条件下进行另外在蒸发器的蒸发室内会有大量不凝性气体的存在这会极大升高物料的蒸发温度从而影响换热板的热效率故真空泵还起到了从其中空抽出不凝性气体的作用根据蒸发器的操作条件查文献5选用 sz-1型水环真空泵其主要技术参数如下 抽气量04 m3min304 mmhg时 极限真空度122 mmhg 其配用电机为 jo2-41-4型电机 其主要技术参数为 功率为4 kw 转数为 1450 rmin 耗水量为 10lmin 总重量为140 kg 配用附件包括 排空罐3个 生石灰干燥器1个附件的作用为对症空气体的在此气液分离及干燥进而保证了真空泵能正常工作com中空室真空设备的设计与选型在蒸发器换热板中空内内会有大量不凝性气体的存在这会极大影响换热板的热效率故换热板中空需要真空泵从中空室内抽出不凝性气体真空