处理鲜奶量50TD的乳品行业三效降膜蒸发系统设计

1、处理鲜奶量50TD的乳品行业三效降膜蒸发系统设计摘 要本设计是处理鲜奶量50T/D的乳品行业三效降膜蒸发系统。将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，并沿换热管内壁呈均匀膜状流下。设计该蒸发器，包括热量衡算，物料衡算，蒸发罐、分离器等组成部分的设计。采用多效蒸发，通过提高蒸汽的利用次数来达到节能降耗的目的；在一效、二效、三效降膜蒸发器中使用了热压泵，将多效蒸发的前一效产生的二次蒸汽再压缩。使其温度及压力上升，再作为本效的加热热源；冷凝水自动从一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器，然后由三效蒸发器的下部冷凝水泵排出。本设计图纸包括0号蒸发罐图，1号分离器图，

2、1号热压泵图，1号工艺流程图，2号布液器零件图和2号蒸发器上端盖零件图。回收了三效二次蒸汽的热量，三效二次蒸汽通过二次蒸汽管路进入混合式冷凝器，从上至下将内筒盘管上的物料预热，大部分二次蒸汽被冷凝，三效二次蒸汽的热量回收。这样，不仅节约了能量而且节约了冷却水。整个设计过程中，设计者本着严肃、认真的态度，对整个系统的蒸发罐、分离器、保温管、杀菌器、热压泵及其它附属设备进行了设计，其中有许多部分的设计借鉴了国内、外的一些先进理论和方法，设计本着全面、合理、经济的原则，尽量减少投资，降低成本，充分的考虑到了经济效益，因地制宜的进行选材和设计，努力达到经济合理、技术先进、质量达标、操作方便、能耗低，无

3、污染的设计目标。但设计中仍存在许多不足之处，有待于进一步改善。关键词：三效；降膜；蒸发系统AbstractThis design is an evaporation system of triple-effect and falling film in the dairy industry, it handle fresh milk fifty ton per day. Triple-effect film evaporator is added from the heating room on film evaporator pipes, the liquid distribution bo

4、x and film forming, evenly distributed to each unit of heat exchange tube and tube wall along the film evaporator. The design includes the calculation of energy and material, the design of component such as evaporator, separator and so on. Using multiple effect evaporation by using frequency to reac

5、h steam energy consumption purposes; in effect , the first, the second and third effect upon film evaporator use hot pump, the former one effect of evaporation efficiency of steam produce secondary compression. Make the temperature and pressure rise again, using as the effect of the heating origin o

6、f heat, Application of the principle of condensed water heat, condensed water automatic from sterilizer to the first, the second, the third evaporator, and then discharge from the lower condensation water pump by four evaporator. This design drawings including 0 # evaporation drawing, 1# separator d

7、rawing, 1# hot pump drawing, 1# process flow drawing, 2 #component drawing and 2 #evaporator component drawings. Recycling the heat of the indirect steam in the fourth evaporator, steam secondary effect through four secondary steam secondary steam pipe enter into hybrid condenser, from top to bottom

8、 will steel-flue coil material on preheating, most of the second steam is condensated, the heat of steam secondary in the third evaporator is recovered. Thus, this method not only saves energy but save water. In the whole course of design, the designer was to adhering to the attitude of serious and

9、conscientious, designed the evaporation pot, separator, heat preservation pipe, sterilizer, hydraulic sprayer, thermo-compressor and other subsidiary equipment. Many of them use the advanced experience of our country, but there still leave much to be desired.Key words: Triple-effect; Falling film; E

10、vaporation system目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1 乳品行业的发展现状11.2 设备的要求及技术经济基础11.2.1设备的要求11.2.2设备材料要求11.2.3技术经济基础1第二章 专题设计与论证32.1 设计论述32.2 蒸发系统设计与论证32.2.1真空浓缩的特点32.2.2降膜式罐的特点42.2.3流程确定及重点设备的选择4第三章 设计计算73.1 物料衡算73.2 热量衡算73.2.1热压泵的喷射系数83.2.2杀菌器的热量衡算103.2.3一效蒸发罐的热量衡算113.2.4二效蒸发罐的热量衡算123.2.5三效蒸发罐的热量衡算123.2.6总

11、热量衡算133.3 蒸发罐设计计算143.3.1传热量的计算143.3.2各效蒸发罐设计143.3.2.1周边流量校核143.3.2.2 一效蒸发罐设计153.3.2.3 二效蒸发罐设计183.3.2.4 三效蒸发罐设计203.4 分离器直径和高度的设计233.4.1一效分离器设计243.4.2二效分离器设计253.4.3三效分离器设计253.4.4分离器壁厚设计263.5 杀菌器设计283.6 保温管的设计303.7 热能压缩泵的设计303.7.1拉伐尔喷嘴的计算313.7.2混合室的设计计算323.7.3扩压室的设计计算333.7.4汽管设计计算343.8 预热器的设计343.9 管路设计

12、计算353.9.1蒸汽矩形管道设计353.9.2汁汽管设计363.9.3物料管设计373.10 混合冷凝器的设计393.10.1冷凝器计算393.10.2多孔淋水板的设计413.11 真空泵的设计与选择423.11.1总不凝气量423.11.2真空泵的排气体积433.11.3真空泵的选择与确定433.11.4输送泵的选择433.12 CIP局部清洗系统44第四章 安装前的准备要求与安装注意事项45结 论46参考文献47附录1 工艺流程图48致 谢49.第一章 绪 论1.1 乳品行业的发展现状我国乳品工业是建国后发展起来的新兴食品工业部门，新中国乳品工业的崛起是我国人们生活水平有了明显提高的重要

13、标志之一。近年来我国乳品工业发展很快，乳制品产量逐年增长，其营养成分构成亦更加合理。中国乳品行业有了很大发展，但据国际先进水平仍有一定差距，有待进一步提高。1.2 设备的要求及技术经济基础1.2.1设备的要求1. 设备的生产能力符合生产规模要求；2. 效率高、运转稳定，保证在一定时间内处理当日收进的全部原乳；3.采用这些设备上产出来的成品或半成品，符合产品质量要求，性能稳定，安全卫生；4.具有合理的技术经济指标，生产成本低，单耗少，劳动上产率高，设备价格合理；5.坚固耐用，易于清洗检修，运转安全可靠，操作方便，占地面积小。1.2.2设备材料要求接触原乳，在制品和制成品的材料需要具有耐腐蚀的性能

14、并符合食品安全卫生的要求，一般采用不锈钢、铝材、玻璃和无毒性橡胶、工程塑料等，关于这些材料的性能数据可在有关手册中查到。选择制造设备的材料必须了解材料的机械性能，化学性质和加工工艺，同时考虑到材料的来源、价格和取得这些材料的可能性。1.2.3技术经济基础牛乳是生产消毒牛乳及各种乳制品的主要原料，应尽量保持原料中乳品的质量和新鲜度，保持牛乳新鲜度最有效的方法是在挤乳过程中保证挤乳卫生条件的同时，应及时冷却到4。牛乳经检验、过滤、冷却后送入具有保温绝热层的贮奶缸或带冷却夹套的冷缸中待运。建厂时，厂地的选择主要应考虑一下几个方面：1. 奶源 必须在奶源充足的地方建厂，选择厂地时应做奶源调查。 2.水

15、源和排水 必须有充足的的水源，且水源要求必须符合饮用水的标准，地形、地热应使排水通畅，确保厂内卫生条件，排放的废水应符合环保要求，不得危害农副业生产。3. 占地与面积 厂地应少占农田，不占良田，少拆或不拆民房，不破坏农业灌溉网，不与农业争水源。4. 地势和地质 地势应基本平坦，如为坡地，则厂区按不同标高建造，以尽量减少土建工程量。厂址不应选在矿山或下沉淤泥和流沙地区，应有一定地耐力。5. 动力 厂址应选择接近供电路线及燃料供应方便的地方。6. 劳动力 乳品厂生产有淡季、旺季，厂址应靠近城镇或居民集中点，以便于劳动力的调节。7. 交通运输 乳品厂运输量大，厂址选择应适于乳制品等的运输，有便利的交

16、通运输条件。8. 周围环境 应了解厂址所在地区的近期、远期的发展规划，确保厂区周围有良好的卫生环境。9. 协作条件 厂址所在地应尽可能具有较好的协作条件，能协助解决包装材料的加工、设备维修、运输及技术培训等工作。10. 其他 厂址的选择应征得城建、卫生防疫、环保、消防等有关部分的同意。第二章 专题设计与论证2.1 设计论述本设计为带热压泵的三效降膜乳品蒸发系统。处理量：50T/D。干物质量由11浓缩至45。本设计采用较为先进的理论与技术，完成液浓度基本恒定，且设置热能压缩器抽取一效汁汽进行压缩使其升温升压后，再次送入一效蒸发罐作为加热蒸汽作用。牛乳由蒸发器顶部经双层筛板式料液分配装置均匀分配于

17、各效蒸发罐内，在重力和真空的作用下，沿着蒸发罐内壁成液膜状从上而下流动。液膜在下降过程的同时与蒸发罐外的加热蒸汽通过管壁进行热交换，使水分蒸发。由于产生的二次蒸汽流向与料液的流向一致从而促进液膜的形成和均匀分布，增大液膜向下的运动速度，提高传热系数加速了蒸发过程。第一效产生的二效蒸汽初部分引入第二效蒸发器作为第二效蒸发水分的热源外，其余部分被热压泵增压后再作为第一效的热源，第二效产生的二次蒸汽引入第三效蒸发器作为第三效蒸发水分的热源，第三效产生的二次蒸汽则导入冷凝器后由排液泵排出。全套设计包括第一、二、三效蒸发器，第一、二、三、旋流分离器，混合式冷凝器，物料平衡槽，热压泵，物料泵冷凝水泵以及水

18、环式真空泵等部分。2.2 蒸发系统设计与论证2.2.1真空浓缩的特点真空浓缩设备是食品工厂生产过程主要设备之一。牛乳杀菌后立即泵入真空蒸发器进行减压浓缩，除去乳中大部分水分，它利用真空蒸发或机械分离等方法来达到，其特点为：1.降低压力同时降低了物料蒸发沸点，有利于热敏性物料的蒸发；2.蒸发沸点降低，则蒸汽与物料间温差增大，从而增大了单位传热面积、单位时间的传热量，加快了蒸发操作的进行；3.为二次蒸汽的利用创造了条件，可采用双效、多效系统及装配热压泵，减少蒸汽消耗，达到节能目的；4.由于溶液沸点较低，使浓缩设备的热损失减少。2.2.2降膜式罐的特点降膜式罐属于自然循环的液膜式浓缩设备，料液由加热

19、体顶部加入，液体在重力作用下，沿管内壁成液膜状向下流动，汽液进入蒸发分离室，进行分离，二次蒸汽由分离室顶部排出，浓缩液则由底部抽出。降膜式蒸发罐中物料停留时间短，适用于热敏性高的物料，如乳品的蒸发操作，物料成膜状流下，静液效应的温差损失可消除，蒸发时是以薄膜形式进行的，管壁上生成的气泡易脱离，滞留层厚度薄，故传热系数高，积垢生成也较慢，物沫夹带少，不需要有很大的汽液分离空间和捕液器，温差可以较小，液体的粘度、浓度可以较大，蒸发浓缩比高，完成液浓度基本恒定，并且降膜式罐造价不高。2.2.3流程确定及重点设备的选择根据所给任务书中处理量50吨/日的物料量，结合降膜蒸发形式，选定采用三效蒸发系统，即

20、三个降膜式罐串联依次对物料进行蒸发操作。乳品属食品，其生产必须保证卫生，故设备中凡与物料接触处均采用不锈钢0Cr18Ni9Ti制造。对于鲜奶本身也要进行处理，保证其卫生条件，所以在蒸发操作前应对其进行杀菌处理，杀菌器应设于一效蒸发器前，杀菌后为保证其杀菌效果，设置一保温管，物料于杀菌器中92C下杀菌后在保温管中保存数十秒，使杀菌彻底，保证安全卫生生产。根据实际生产中的经验知，加热蒸汽多在8086C之间，本设计定为85C，为利于物料的正常出料，末效蒸发温度应高于40C，本设计中设定为40C。对于不锈钢等价格昂贵材料，按总面积最小原则分配温差为首原则。由经验知，当三效蒸发罐蒸发水量依次接近2：1：

21、1时，可按等温差进行分配，由（8540）/315C，一效蒸发罐蒸发温度为70C，二效蒸发罐温度55C，三效蒸发罐蒸发温度40C。各效预热温差由各效蒸发水量在按总面积最小原则确定温差分配时成一定比例关系得以确定。在一效中物料由35C预热到45C，在二效中物料由45C预热到55C，三效中物料由55C预热到65C。由于鲜奶收购进厂后经预处理后为便于保存，将其降温至5-8C，则物料需经预热器由设定初温5C预热至35C，而后进入末效预热盘管继续预热，并进行下一步操作，为节省蒸汽用量，预热管中所通蒸汽为本效二次蒸汽。物料走向为由5C初温，浓度11预热至35C后，依次经三、二、一效预热盘管预热到65C，进入

22、杀菌器92C杀菌，保温管保温，于92C进入一效蒸发罐蒸发，依次经其各效蒸发至浓度45。由出料泵泵入暂存缸，待喷雾干燥。各效壳层中产生的不凝性气体，分别由上、下不凝汽管引入混合冷凝器。由抽真空系统连同二效二次蒸汽一起排出。各效冷凝水除末效外均采用送入下一蒸发罐，使其蒸发，对下一效起一定的供热作用。对于一效及杀菌器中的冷凝水，还设有通知锅炉的管路，由于这部分冷凝水较清洁，故可循环使用，用阀门控制其具体走向。蒸发罐采用降膜式蒸发罐，加热室为列管式换热形式，由于本设计中应力及温差不大，不需要用不易清洗的焊接形式固定管与管板，可采用胀接形式。蒸发罐的传热面积、加热管数、分程情况及各处壁厚等由具体设计计算

23、确定。杀菌器外壳采用较便宜的碳钢制造，加热管采用一根长管在器中弯成几段，使物料在管中流动方向经一定距离即发生变化。分离器全部用不锈钢制造，内外表面抛光，在上部开有灯孔，下部开有视孔。由于溶液的发泡性，二次蒸汽对溶液的机械破碎性和溶液的闪蒸使溶液成为物沫状，并被二次蒸汽夹带离开蒸发器，这种物沫状的溶液与二次蒸汽在分离器中进行分离，从而减少料液的损失，同时防止污染管道及其他蒸发器的加热面。分离器又称捕集器、除沫器，有惯性型，离心型及表面型三大类，其原理为带有液滴的二次蒸汽沿分离室的壁面成切线方向进入，使气流产生旋转运动，液滴在离心力作用下被甩到分离器壁面而分离出来，二次蒸汽则由顶部出口排出。预热器

24、采用双层蛇管式换热器，蛇管沉浸于蒸汽中，热量损失小，传热效果好，蛇管还能起到导流筒的作用，改变流体流动状态，增强传热效果，为保证蛇管内介质的流速和弯管方便，蛇管管径一般取，本设计中取为，为保证足够的传热面积，又避免蛇管过长，将蛇管做成几个同心圆连接起来，采用数毫米宽钢带将其固定的结构。由末效蒸发罐排出的蒸汽进入冷凝器凝缩形成真空而使这些设备获得足够低的压力和沸点，在蒸发中，还可使首效和末效之间的温差增大，提高蒸发效能。冷凝器有多种形式，从冷凝方式可分为接触式和表面式两种。接触式使蒸汽和冷水直接混合，效能很高；表面式使蒸汽和冷水不接触，用金属壁分开，由此金属壁进行热交换，其效能较低。接触式冷凝又

25、分干式和湿式，干式是不凝气和冷凝水分别排出，由干式往复式真空泵排出，或用水喷射器一起抽走，干式冷凝器的蒸汽和冷水互为逆流，而湿式多为顺流即蒸汽与水同方向流动。本设计采用干式逆流的隔板式混合冷凝器，它是一个有锥形顶盖的圆筒形装置，在内部不同高度上（越往上板距越小，因气量减少）交错装有六层半圆形隔板，冷水自最上一层送入，并逐板淋下，以增加汽液接触面积，汁汽送入最下一层隔板，逐渐上升与冷水直接接触，于是汁汽便被冷凝，冷凝液和冷水混合后从底部气压管排出，气压管应有足够的高度，一般在左右，以平衡冷凝器的真空度和大气压的压力差，气压管的末端必须沉浸在水中，以防空气漏入，不凝气体积聚于冷凝器上部，通过真空泵

26、抽走。降膜式蒸发器中各种加热管内料液分布是否均匀，不但影响到设备的传热效果、蒸发能力和操作的稳定性，而且还会影响到产品的质量，因此，必须在管子顶部设置液体分布器，对液体分布器的基本要求是布液均匀，流体阻力小，结构简单，安装方便，而且不易堵塞，便于清洗。本设计中选用旋流式布液器，并在加热管上方设置两层筛板，布膜堰上的筛孔与布膜盘上的筛孔板是相互错开的，下层筛板上的孔与加热管口错开。物料泵及冷凝水泵选用自吸式卫生泵，自吸式卫生泵除有一般离心式泵的特性外，并具有自吸特性。自吸泵在工作时吸入空气，仍能继续正常进行，其允许吸上的真空度较一般泵高，且保证程度高，泵体为不锈钢制造，适于食品工业使用，故本设计

27、中物料泵及冷凝水泵选用自吸式卫生泵。冷凝器入水泵选用离心泵，离心泵结构简单，泵的流量可由管路阀门控制。冷凝器出水泵选用真空泵，2SK双级水环式真空泵。工艺流程图见附录1第三章 设计计算3.1 物料衡算本设计生产能力为50t/d，每天工作13个小时，为保证设备设计可靠，将物料量扩大10，则原料液流量：总蒸发水量： (3-1)式中： 鲜奶入料浓度， 鲜奶出料浓度，总蒸发量W应等于各效蒸发量总和： (3-2)式中： 一效蒸发量 二效蒸发量 三效蒸发量 3.2 热量衡算3.2.1热压泵的喷射系数 图3-1 热压泵中蒸汽流程示意图的范围为 取(绝压)时，绝压为时，绝压为热压泵喷射系数： (3-3)式中:

28、 高压引射蒸汽与其绝压热膨胀到吸入低压汁汽压力时的焓值差 低压吸入汁汽由其绝压绝热浓缩到混合蒸汽的绝压时的焓值差查焓熵图得：，则则所以 (3-4) (3-5)式中： 进入一效蒸发罐的蒸汽量（） 进入二效蒸发罐的蒸汽量（） 进入三效蒸发罐的蒸汽量（） 高压引射蒸汽量 （） 低压汁汽量 （）表3-1 各温度下蒸汽和液体焓值温度（）液焓h（kJ/kg）汽焓H（kJ/kg）520.942500.835146.542559.040167.472568.645188.412577.855230.272596.765272.142615.570293.082624.485355.882651.192385.

29、182663.4105440.032685.03.2.2杀菌器的热量衡算 图3-2 杀菌器热量衡算示意图 (3-6)式中： 进入杀菌器的蒸汽量 （） 温度下的焓值 （）代入数值得：3.2.3一效蒸发罐的热量衡算图3-3 一效蒸发罐热量衡算示意图 (3-7)代入数值得：整理得： (3-8)3.2.4二效蒸发罐的热量衡算图3-4 二效蒸发罐热量衡算示意图 代入数值得： 整理得： (3-9)3.2.5三效蒸发罐的热量衡算 图3-5 三效蒸发罐热量衡算示意图代入数值得：整理得： (3-10) 3.2.6总热量衡算 (3-11)联立方程（3-5）、（3-8）、（3-9）、(3-10)、(3-11)解得：

30、 则 符合要求。3.3 蒸发罐设计计算3.3.1传热量的计算各效传热量为：各效传热系数：各效温差均为：则各效换热面积为：3.3.2各效蒸发罐设计3.3.2.1周边流量校核 降膜蒸发器加热管长径比为125250，选用的不锈钢钢管，管长8m。周边流量校核： 则各效周边流量为： 因此各蒸发罐不需要分程。3.3.2.2 一效蒸发罐设计1.管数取根，管子按正三角形排列，管子中心距为。加热室内径 (3-12)式中： 管子中心距 横过管束中心线的管数，管子按正三角形排列时 管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离，一般取 则取图3-6 一效蒸发罐排管示意图 2.蒸发罐内预热盘管设计 一效中物料由预热到，所

31、需热量为 对数平均温差为预热盘管与壳程蒸汽传热系数K取则传热面积预热盘管选用不锈钢钢管则管长为拟定盘管圈内径为；则上端预热盘管处的蒸发罐内径为，盘管圈数为，取，选取预热盘管节距为，则预热盘管高度，取 3.蒸发罐壁厚设计 材质为，根据实际经验假定壁厚，故罐体属于短圆筒，设计压力在时为，小于外界压力，故按外压容器设计壁厚，则由下式计算壁厚 (3-13)式中：筒体壁厚 筒体中径 设计压力 筒体长度 厚度附加量 稳定系数 取则取 4.强度较核 查得，则故壁厚满足要求。3.3.2.3 二效蒸发罐设计1.管数取根，管子按正三角形排列，管子中心距为。加热室内径： 取图3-7 二效蒸发罐排管示意图 2.蒸发罐

32、内预热盘管设计 二效中物料由预热到，所需热量为 对数平均温差为预热盘管与壳程蒸汽传热系数K取则传热面积预热盘管选用不锈钢钢管则管长为拟定盘管圈内径为；则上端预热盘管处的蒸发罐内径为，盘管圈数为取圈，选取预热盘管节距为，则预热盘管高度取 3.蒸发罐壁厚设计 材质为，根据实际经验假定壁厚，故罐体属于短圆筒，设计压力在时为，小于外界压力，故按外压容器设计壁厚，则由下式计算壁厚取 4.强度较核 查得，则故壁厚满足要求。3.3.2.4 三效蒸发罐设计1.管数取根，管子按正三角形排列，管子中心距为。则加热室内径： 取图3-8 三效蒸发罐排管示意图 2.蒸发罐内预热盘管设计 三效中物料由预热到，所需热量为

33、对数平均温差为预热盘管与壳程蒸汽传热系数K取则传热面积预热盘管选用不锈钢钢管则管长为拟定盘管圈内径为；则上端预热盘管处的蒸发罐内径为，盘管圈数为取圈，选取预热盘管节距为，则预热盘管高度取 3.蒸发罐壁厚设计 材质为，根据实际经验假定壁厚，故罐体属于短圆筒，设计为真空容器，故按外压容器设计壁厚，则由下式计算壁厚取 4.强度较核 查得，则故壁厚满足要求。 图39 一效蒸发罐3.4 分离器直径和高度的设计分离器直径计算公式如下： (3-14)式中： 汁汽流量 比容 自由截面汁汽流速 汁汽密度 分离器容积 (3-15)式中： 允许蒸发体积强度 其中，取 干蒸汽蒸发体积强度当在绝压时， 在绝压时， 在绝

34、压时， 在绝压时，3.4.1一效分离器设计 ，则高度3.4.2二效分离器设计 ，则高度3.4.3三效分离器设计 ，可近似取则 高度 综合以上对三效分离室的设计计算，为了保证分离效果，同时也为了制造方便和布置美观，各效分离器取同一尺寸，且以最大为准，所以取内径，高度。3.4.4分离器壁厚设计 设计压力在时为，小于外界压力，故按外压容器设计壁厚，假设筒体为短圆筒，则 (3-16)式中：筒体壁厚 筒体中径，可近似取筒体中径 设计压力 筒体长度 弹性模量 厚度附加量 稳定系数 取则取临界长度故属短圆筒，假设正确强度较核： 查得，则故壁厚满足要求。一效分离器示意图310图310 一效分离器3.5 杀菌器

35、设计 1.，传热量：对数平均温差：传热面积：选用不锈钢钢管，则管长为：取其高度为，则管数为取管数根。 2.确定杀菌器直径管心距管外壁与壳体内壁距为杀菌器布管示意图如下图所示图3-11 杀菌器布管示意图由图取杀菌器外径，壁厚。3.6 保温管的设计牛奶从杀菌器出来，温度为，经保温管内保温24秒，从而达到杀菌的目的。牛奶的质量流量为，密度为则体积流量为：取保温管为的不锈钢钢管则牛奶流速为：所以管长为3.7 热能压缩泵的设计热压泵如图所示图312 热压泵 热压泵的喷射系数,由热量衡算和物料衡算可知，热压泵的工作蒸汽消耗量为，生蒸汽为（绝压），汁汽（二效）为，混合汽为。3.7.1拉伐尔喷嘴的计算 1.喷

36、嘴喉部直径 (3-17)式中： 生汽量 生汽压力 生汽比容 则 2.喉部长度 喉部长度一般取，本次设计为了降低磨损，取。3. 喷嘴出口直径 (3-18)式中： 高压引射蒸汽绝热膨胀到汁汽压力时的比容 高压引射蒸汽与其绝压热膨胀到吸入低压汁汽压力时的焓值差 则4. 喷嘴长 开口角取为，则3.7.2混合室的设计计算 因为 ，故采用圆柱形混合室。 (3-19)式中： 排出的混合汽流量 排出的混合汽压强（绝压） 排出的混合汽比容 则混合室长度入口段锥形角取 3.7.3扩压室的设计计算1.出口直径 (3-20)式中： 排出混合汽的流速 则 开口角取，扩压器长 2.喷嘴到混合室距离 则 (3-21)式中：

37、 实验常数 取0.09 则所以3.7.4汽管设计计算生汽管直径选用不锈钢无缝钢管；汁汽管直径选用不锈 钢无缝钢管。3.8 预热器的设计 拟定将的鲜奶经预热器预热至，使用的三效汁汽提供热源，以充分利用热能。传热量： 对数平均温差： 传热面积：选用不锈钢钢管，则管长为采用双层盘管，内径取，外径取，则 圈取圈 取预热器直径为，壁厚取为，选用的标准封头作为上下封头，其曲面高度为，直边高度为，封头以焊接方式与预热器的筒体连接。取预热管间距为，则预热器筒体高度所以预热器高度取。 3.9 管路设计计算3.9.1蒸汽矩形管道设计根据实践经验，此矩形通道之高径比为21最好，即：，取汽速为1.一效矩形管道设计 一

38、效蒸发量，截面面积为则， 2. 二效矩形管道设计 二效蒸发量，截面面积为则， 3.三效矩形管道设计 三效蒸发量，截面面积为则，考虑到制造方便，外形美观，且使分离器达到最佳效果，故各效分离器矩形通道选取同一尺寸： 3.9.2汁汽管设计 1.一效至二效汁汽管 汽速：，蒸汽量：，蒸汽密度：传热面积：则 2.二效至三效汁汽管 汽速：，蒸汽量： ，蒸汽密度：传热面积：则 3.三效至预热器汁汽管 汽速：，蒸汽量：，蒸汽密度：传热面积：则3.9.3物料管设计牛乳密度：，汽速： 1.保温管至一效蒸发罐的物料管设计牛乳流量：传热面积：则选取的不锈钢钢管 2.一效至二效蒸发罐物料管设计牛乳流量：传热面积：则选取的

39、不锈钢钢管 3.二效至三效蒸发罐物料管设计牛乳流量：传热面积：则选取的不锈钢钢管3.10 混合冷凝器的设计3.10.1冷凝器计算 1.热量横算： (3-22)式中：预热鲜奶所需蒸汽量 时饱和蒸汽的汽化潜热 代入数值解得：所以 2.的计算： (3-23)式中：进入冷凝器的二次蒸汽的焓值 水的比热 水的初温，水凝混合物的排除温度，代入数值得： 3.冷凝器的直径 蒸汽在底部横截面上的汽速一般为，取 (3-24)式中： 蒸汽的比容则：取 4.取流速为，则进水口直径为： 5.取汽速为，则蒸汽进口直径为： 6.大气腿内径为 3.10.2多孔淋水板的设计 1. 采用上密下稀的不等距排列，则淋水板自下而上的板

40、间距为：所以，采用4块淋水板. 2. 弓形淋水板宽度： a .顶层弓形板宽度： b .其他各层弓形板宽度： 3.淋水板的堰高 当时，取，所以 4. 淋水孔径 不循环使用的洁净冷却水选;若冷却水质量差或循环使用时选；本设计取 5. 淋水孔数 a. 顶层圆缺形淋水板，要求全部水量通过淋水孔，则 b.其余各板，考虑有50%冷却水是过堰流溢，只有50%水通过淋水孔，则其余各层孔数为： 6. 冷凝器总高Z 取上、下空间各为0.6m则 3.11 真空泵的设计与选择3.11.1总不凝气量抽出的不凝气体由三部分组成： 溶于水中被蒸汽带入的空气量； 冷却水逸出的量； 冷却时漏入的空气量。计算的方法： 溶于水中被

41、蒸汽带入的空气量： 冷却水逸出的量为： 每冷凝1kg蒸汽平均漏入空气约为0.01kg，则冷却时漏入的空气量为：所以总不凝气量为：3.11.2真空泵的排气体积 把排出气体换算成在吸入状态下的体积： 吸入状态 吸入压力 （40饱和水蒸气的压力）则 ： (3-25)式中： 常压 空气在标准状态下的密度 所以：3.11.3真空泵的选择与确定 选择真空泵的抽汽能力时，按选用：取抽气量： 所以选择SZ-4型水环真空泵3.11.4输送泵的选择 1.向系统内输送奶用泵的选择：根据计算，故选WB7型； 2.各效奶的输送与凝结水输送用泵的选择：根据乳品工业的特点，选用内吸式奶泵 一效至二效的奶流量为，故选WB5型

42、 二效至三效的奶流量为，故选WB3型 3.为了便于选择和安装，根据计算冷凝水输送泵统一选用。选WB4型。3.12 CIP局部清洗系统CIP设备一般包括清洗液储罐，清洗喷头，送液泵管路管件以及程序控制装置，连同待清洗的全套设备，组成一个清洗循环系统。由预先设定的程序，输入计算机，根据工艺条件，进行全自动操作。由于CIP系统具有工作效率高，工人劳动强度低，且操作过程全在密闭的管路中进行，符合食品卫生和环境卫生，所以在设计中采用CIP自动清洗系统。第四章 安装前的准备要求与安装注意事项1.安装箱单、总图材料表、检查设备的零件是否齐全完整；有无运输和卸车过程中的丢失；2.根据现场的实际情况的确吊装方案

43、，准备吊装工具；3.设备再楼板上安装时，应根据设备的重量校核楼板的荷重强度是否安全；4.按基础图的要求，打支架、支柱、多级水泵的基础；5.清洗部件，零部件内的泥沙、焊渣等杂物，避免堵塞管路或进入泵内，损坏零件； 6.校对温度表、真空泵等仪表的准备性和灵活性； 7.一效、二效蒸发器安装前时应保证垂直，最终以保证一效、二效管板的水平偏差在110.5mm； 8.热压泵的水平蒸汽管路应向分气缸方向由1/100的坡度； 9.各泵安装时，应注意其入口连接的严密性。在锁紧之前的自然状态下，泵的入口平面和连接平面同心； 10.连接设备的压力表/真空表接管时，在与设备各接头端应弯至向上的弯或一周圆盘； 11.温度表