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牛奶管式降膜蒸发装置设计该装置主要由蒸发器、冷凝器、加热器、冷却器和管道系统等组成。
下面将从这几个方面对牛奶管式降膜蒸发装置进行设计。
首先是蒸发器的设计。
蒸发器是将牛奶中的水分蒸发出来的关键设备。
设计时需要考虑到牛奶的温度、浓度以及流量等因素。
通常采用多管式蒸发器，其中管内流过加热蒸汽，管外流过待蒸发的牛奶。
可以根据牛奶的特性选择合适的蒸发器类型，如顶空式、挤管式或者长管式等。
其次是冷凝器的设计。
冷凝器主要用于将蒸发出来的水分重新凝结成液态形式。
可以采用空气冷凝或冷却水冷凝的方式，根据生产工艺和要求进行选择。
设计时需要考虑冷却介质的流量和温度等因素，以保证冷凝效果良好。
加热器的设计也是一个重要环节。
加热器通常采用蒸汽加热的方式，将蒸汽传递给牛奶，使其温度升高。
设计时需要确定合适的加热面积和工作压力，以满足牛奶的加热需求，并确保加热过程的稳定性和安全性。
冷却器的设计主要是将经过蒸发和加热后的牛奶迅速冷却到适宜的温度。
可以采用冷却水直接接触或通过板式换热器进行间接传热的方式。
在设计时需要考虑牛奶的流量和温度差等因素，以确保冷却效果良好且符合卫生要求。
最后是管道系统的设计。
管道系统主要负责将液体牛奶从一个设备输送到另一个设备。
需要选择合适的管道材料和尺寸，以确保牛奶的输送流畅并保持其质量。
除了以上的一些基本设计，还需要考虑安全性、卫生性和可持续性等方面的要求。
例如，装置应具备防爆、防火和防腐等功能，还应满足相关的卫生标准，确保生产过程符合食品安全要求。
同时，可在设计中采用节能技术，减少能源消耗并降低对环境的影响。
总之，牛奶管式降膜蒸发装置的设计涉及到多个方面，需要综合考虑各项因素，以满足牛奶加工生产的需求，并确保装置的稳定性、安全性和经济性。
食品工程原理 课程设计说明书降膜蒸发器的设计 姓名：学号：班级：2012年 12月 27日一 《食品工程原理》课程设计任务书一 《食品工程原理》课程设计任务书 ...............................................................................(1)．设计课题 .........................................................................................................................(2)．设计条件 .........................................................................................................................(3).设计要求............................................................................................................................(4).设计意义 ........................................................................................................................(5).主要参考资料 ................................................................................................................二 设计方案的确定 ...............................................................................................................三 设计计算 .........................................................................................................................3.1.总蒸发水量 ...................................................................................................................3.2.加热面积初算 ...............................................................................................................（1）估算各效浓度 ...............................................................................................................（2）沸点的初算 ...................................................................................................................（3）温度差的计算 ...............................................................................................................（4）计算两效蒸发水量1W ，2W 及加热蒸汽的消耗量 1D ...........................................（5）总传热系数K 的计算 ...................................................................................................（6）分配有效温度差，计算传热面积 ...............................................................................3.3.重算两效传热面积 ...........................................................................................................（1）.第一次重算 ..................................................................................................................3.4 计算结果..........................................................................................................................四.简图 ....................................................................................................................................(1)．设计课题：番茄汁浓缩工艺装置的设计计算(2)．设计条件：粮工1202班（学号为前306 号）题目1：番茄汁低温浓缩工艺装置的设计设计任务及操作条件生产能力：2060kg/h原料固形物含量：10%浓缩要求：使固形物质量分数浓缩至36%液加入温度料：25℃原料最高许可温度：58℃浓缩液经冷凝后出口温度：25℃加热介质：100℃的饱和蒸汽。
关于多效降膜式蒸发器的工作原理及应用要点多效降膜式蒸发器是一种常用于低浓度溶液浓缩的设备，并且在化工、制药、食品加工等行业有广泛应用。
它的工作原理是基于多级蒸发的原理，通过利用供热的蒸汽对溶液进行加热，使其部分蒸发，使得浓缩液和蒸汽分离。
以下将详细介绍该设备的工作原理及应用要点。
工作原理：多效降膜式蒸发器是以提高蒸发效率为目标的一种设备。
其工作原理基于温差传导和传质传导的原理。
1.热能传导：通过蒸汽对溶液进行加热传递热能，使溶液局部升温。
2.温差传导：由于多效降膜式蒸发器通常有多个蒸发器单位组成，其中较高级的蒸发器单位的蒸发温度较低级的蒸发器单位低，形成了温差，使得溶液在相邻级之间通过导热底板传导，实现能量转移。
3.传质传导：由于溶液中的溶质浓度不均匀，较浓的溶液在温差传导的作用下向低浓度的溶液扩散，实现了传质传导。
应用要点：1.节能高效：通过多效的设计，多效降膜式蒸发器能够高效利用能量，并将蒸发过程分解成多个级别，从而提高蒸发效率，降低能耗。
2.产品质量好：多效降膜式蒸发器能够高效地蒸发溶液中的溶质，并避免了常规蒸发器中因溶质浓度梯度不均匀导致的结晶问题，从而得到更纯净的产品。
3.适应性强：多效降膜式蒸发器适应性广泛，可以用于各种浓度的溶液的蒸发浓缩，可根据不同工艺要求调整蒸发器的级数和底板结构。
4.操作稳定：多效降膜式蒸发器具有良好的自动调控性能，通过控制进料流速、蒸汽压力、温度等参数，可以稳定控制设备的操作，提高生产效率。
5.简化工艺流程：多效降膜式蒸发器能够将多级的浓缩过程集成在一个设备中，简化了工艺流程，减少了设备占地面积。
总之，多效降膜式蒸发器通过多级浓缩的方式，利用蒸汽的热能传导、温差传导和传质传导的原理，高效地蒸发浓缩溶液，适用于多种工业领域。
它具有节能高效、产品质量好、适应性强、操作稳定和工艺流程简化等优点，为生产过程提供了便利，具有重要的应用价值。
本科毕业论文(设计) 题目：奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计学院：化学与化工学院班级： 09级化学六班姓名：王玉婷指导教师：李强职称：讲师完成日期： 2013 年 5 月 30 日奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计摘要：本设计从保护牛奶营养和节约能源的角度，对生产车间进行了物料和能量的衡算，对奶粉生产工艺中蒸发过程进行设计，采用三效降膜蒸发器。
关键字：全脂乳粉；工艺设计；三效降膜蒸发器目录1 引言.............................................................⑴2 设计方案的选择及流程说明.........................................⑴2.1 概述...........................................................⑴2.1.1 蒸发原理.....................................................⑴2.1.2 蒸发操作方法的选择...........................................⑴2.1.3 蒸发设备的选择...............................................⑵2.1.4 降膜蒸发器的结构图...........................................⑶2.1.5 蒸发器辅助设备的选择.........................................⑶2.1.6 蒸发过程的主要经济指标.......................................⑶2.2 设计方案确定...................................................⑷2.2.1 蒸发的基本流程...............................................⑷2.2.2 多效蒸发最佳效数的确定.......................................⑷3 浓缩设备选型及热量衡算...........................................⑷3.1 设备选型.......................................................⑷3.1.1 设计条件.....................................................⑷3.1.2 设备参数.....................................................⑸3.1.3 物料预热温度.................................................⑸3.1.4 各效参数.....................................................⑸3.1.5 热焓.........................................................⑹3.2 热量衡算.......................................................⑹3.2.1 各效蒸发水量.................................................⑹3.2.2 浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算...........................⑺3.2.3 预热物料所需热量及蒸汽消耗量计算.............................⑻3.2.4 系统加热蒸汽消耗量计算.......................................⑻3.2.5 系统冷却水消耗量.............................................⑼3.3 系统热量衡算小结...............................................⑽3.3.1 带入系统热量.................................................⑽3.3.2 从系统中带出的总热量.........................................⑾4 设备选型.........................................................⑿5 设计的评价与感想.................................................⑿6 结论.............................................................⑿参考文献...........................................................⒀致谢...............................................................⒂1 引言全脂奶粉含有牛奶中的优质蛋白质、脂肪、多种维生素以及钙、磷、铁等矿物质，是适合天天饮用的营养佳品，可防止皮肤干燥及暗沉，使皮肤白皙，有光泽；也可补充丰富的钙质，适合缺钙的人、少儿、易怒、失眼者以及工作压力大的人。
本科毕业论文(设计) 题目：奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计学院：化学与化工学院班级： 09级化学六班姓名：王玉婷指导教师：李强职称：讲师完成日期： 2013 年 5 月 30 日奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计摘要：本设计从保护牛奶营养和节约能源的角度，对生产车间进行了物料和能量的衡算，对奶粉生产工艺中蒸发过程进行设计，采用三效降膜蒸发器。
关键字：全脂乳粉；工艺设计；三效降膜蒸发器目录1 引言.............................................................⑴2 设计方案的选择及流程说明.........................................⑴2.1 概述...........................................................⑴2.1.1 蒸发原理.....................................................⑴2.1.2 蒸发操作方法的选择...........................................⑴2.1.3 蒸发设备的选择...............................................⑵2.1.4 降膜蒸发器的结构图...........................................⑶2.1.5 蒸发器辅助设备的选择.........................................⑶2.1.6 蒸发过程的主要经济指标.......................................⑶2.2 设计方案确定...................................................⑷2.2.1 蒸发的基本流程...............................................⑷2.2.2 多效蒸发最佳效数的确定.......................................⑷3 浓缩设备选型及热量衡算...........................................⑷3.1 设备选型.......................................................⑷3.1.1 设计条件.....................................................⑷3.1.2 设备参数.....................................................⑸3.1.3 物料预热温度.................................................⑸3.1.4 各效参数.....................................................⑸3.1.5 热焓.........................................................⑹3.2 热量衡算.......................................................⑹3.2.1 各效蒸发水量.................................................⑹3.2.2 浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算...........................⑺3.2.3 预热物料所需热量及蒸汽消耗量计算.............................⑻3.2.4 系统加热蒸汽消耗量计算.......................................⑻3.2.5 系统冷却水消耗量.............................................⑼3.3 系统热量衡算小结...............................................⑽3.3.1 带入系统热量.................................................⑽3.3.2 从系统中带出的总热量.........................................⑾4 设备选型.........................................................⑿5 设计的评价与感想.................................................⑿6 结论.............................................................⑿参考文献...........................................................⒀致谢...............................................................⒂1 引言全脂奶粉含有牛奶中的优质蛋白质、脂肪、多种维生素以及钙、磷、铁等矿物质，是适合天天饮用的营养佳品，可防止皮肤干燥及暗沉，使皮肤白皙，有光泽；也可补充丰富的钙质，适合缺钙的人、少儿、易怒、失眼者以及工作压力大的人。
单效降膜式蒸发器的设计设计原理：单效降膜式蒸发器是通过将物料加热至沸腾，将液体蒸发为蒸汽，然后将蒸汽经过冷凝器冷凝，产生液体产物和副产品。
降膜蒸发步骤的设计原理如下：首先，将要处理的物料经过预热器加热至适当的温度，并进入蒸发器；接着，物料在蒸发器内被均匀喷洒到蒸发表面上，并在表面形成一层薄膜；然后，通过外加热源将膜面加热，使其沸腾并蒸发为蒸汽；最后，蒸汽通过冷凝器进行冷凝，产生液体产物。
结构设计：进料系统：进料系统主要负责将要处理的物料送入蒸发器，通常包括流量控制阀、泵和进料管道等设备。
加热系统：加热系统主要通过外加热源提供蒸发器壳体的加热能量，通常采用蒸汽或电热作为加热源。
蒸发系统：蒸发系统主要包括升膜板、降膜器和分离器等设备。
升膜板用于增强物料的升膜能力，降膜器用于将物料均匀喷洒到蒸发表面上形成薄膜，分离器用于将蒸汽和液体分离。
蒸发器壳体：蒸发器壳体通常采用不锈钢材料制造，具有良好的耐腐蚀性和压力承受能力。
冷凝系统：冷凝系统主要由冷凝器和冷凝水系统组成，用于将蒸汽冷凝为液体。
产物收集系统：产物收集系统主要负责将冷凝后的液体产物收集。
选择材料：在单效降膜式蒸发器的设计中，需要根据具体物料的性质和工艺要求来选择合适的材料。
通常，蒸发器壳体和降膜器可采用不锈钢材料，具有耐腐蚀性和压力承受能力；蒸发器的换热管道可使用铜或不锈钢材料；冷凝器的管束可采用铜、钢或不锈钢等材料。
操作注意事项：在单效降膜式蒸发器的操作中，需要注意以下几点：1.确保物料的进料速度和量能与蒸发器的设计参数相匹配，以保证良好的蒸发效果。
2.控制好加热系统的加热温度和压力，避免过高的温度和压力造成设备破坏或物料失控。
3.定期检查和清洗蒸发器内的结垢或异物，以保证蒸发器的正常运行。
4.合理安排蒸发器的维护和保养工作，延长设备的使用寿命。
总结：。
乳品降膜式蒸发器的设计要点一、物料预热一般乳品蒸发器的进料温度为5℃，这样物料进入蒸发器之前就需要预热到一效蒸发器的沸点以上，以便牛奶已进入一效便开始蒸发，蒸发器的加热面积全部用于蒸发，提高了蒸发效率（一效沸点在68℃-72℃之间）。
乳品降膜蒸发器常常采用盘管式预热，盘管式预热器装在蒸发器壳体内，此种设计预热简单，结构紧凑，成本低，但是进料量大时按理论计算需增大管径，此时制造困难，而且在蒸发器内传热效果不好，末级预热温度达不到设计温度，而且相差很大，因此生产能力不稳定。
采用盘管式预热器时，物料进入一效和二效时，物料管线必须先向下流，由蒸发器的下部进入盘管物料预热器后从上部流出。
这样保证物料在特殊情况下无法流出（例如：停电或物料泵发生故障时），预热盘管内仍充满液体，保证不焦管，预热蛇管内不堵管。
因为一效和二效的温度比较高，所以进入一效和二效的预热盘管中如此布置是很有必要的。
实践证明大于10T/h的蒸发量时盘管式预热器已经不适用。
当蒸发量大于10T/h，一般采用外置式预热器，此种预热器安装在蒸发器的壳体外，形式有列管式、盘管式和板式等。
一般乳品中多用列管式预热器，因为板式预热器的清洗效果不好。
外置列管式预热器的蒸汽一般从蒸发器的上部壳体引入，加热蒸汽在预热器中变成冷凝水的同时放出不凝性气体，不凝性气体一般随冷凝水从预热器的下部进入效体壳层中由真空泵抽走，也可在预热器上单独设置不凝性气体管单独排出。
注意冷凝水的排出管中要设置U型弯，以形成良好的水封，确保进汽和排水的顺利进行。
物料在预热过程中没有相变，热量可按Q=C*m*△t计算，C：牛乳比热容：3.95kJ/（kg. ℃）；m：牛乳的质量流量：kg/s；△t：牛乳的升温：出料温度-进料温度。
按照热量衡算Q=C*m*△t=A*K*△T，式中：A：预热器的加热面积，m2；K：传热系数；△T:对数温差。
可根据此式计算出预热器的换热面积。
（一、二、三、四、冷凝器、杀菌器中的传热系数怎么计算或查找？）在盘管式预热器的设计中，物料速度一般按 1.2-1.3m/s，牛乳密度按：1.028-1.038g/cm3计算，先根据流量计算出管径的大小，根据计算出的面积，管子的中径，可计算出盘管的长度，在设计盘管的直径和圈数，一般盘管式预热管置于效体的膨胀段，预热盘管的成型直径比效体的膨胀段直径小160～200mm。
每排盘管之间的间距≥75mm。
在列管式预热器的设计中预热器的进汽口蒸汽速度按30-40m/s，冷凝水排出的速度按1.2-1.3m/s计算。
列管的直径一般选取Φ25mm×1.5、Φ32mm ×1.5或Φ38mm×1.5。
根据预热器所需的面积可计算出列管的数量。
乳制品的预热必须是逐级预热的，不可采用一台预热器直接将牛乳预热到沸点或超沸点，因为牛乳具有热敏性，较大的温差会导致预热管结焦，而且可能存在预热不透的现象。
预热器一般是从冷凝器开始为一级预热，末效为二级预热，依次类推一效为末级预热，末级预热器的出料温度为80℃左右。
每一级的物料预热升温不宜设计过大，多在12℃左右，最高不宜超过15℃，否则极易达不到预热效果，其后果是清洗间隔时间缩短，降低生产效率。
二、物料的杀菌牛乳中物料的杀菌制度国外采用蒸汽式直接杀菌，国内多采用86～92℃，保温20S。
由于国外杀菌器的资料比较少，故只能按国内常用的杀菌器分析。
杀菌器的目的是将牛乳温度升高到杀菌温度。
杀菌器的加热蒸汽可以是减压后的生蒸汽，也可通过热压泵抽取一效的壳体内部分加热蒸汽与生蒸汽混合后加热。
（究竟什么时候用哪种？）杀菌器内的加热蒸汽温度为105℃左右，牛乳进料温度约80℃，排出温度约为：94℃，传热系数（？），根据以上参数按公式：C*m*△t=A*K*△T可计算出所需面积，在根据所需面积选择列管和列管的长度，列管的比较合适的管径是Φ19mm～Φ25mm。
三．保温管的设计保温管的作用是对物料保温20S，一般采用比较粗的管子，可以保温或不保温。
先根据物料的流量选取保温管的直径，根据保温20S的原则计算保温管的长度。
计算公式如下：π4×d2×L×ρ=Q3600×20d：保温管的内径，mL：保温管的长度，mρ：牛乳的密度，1030kg/m3Q：蒸发器的进料量，kg/h根据上式可计算出保温管的长度。
四、效体的设计要点乳品降膜蒸发器的效体是蒸发器的关键。
主要是蒸发面积的计算，这直接体现了蒸发器的蒸发能力。
同时料液分配器的设计也十分关键。
一般乳品用的蒸发器的一效和末效的参数都是固定的，中间的可以根据温度差适当调整。
一效的加热蒸汽是用热压泵抽取部分一效二次蒸汽与生蒸汽混合后的蒸汽，要求混合后的蒸汽温度在85～90℃，因此对应的饱和蒸汽绝压在60～70kPa。
一效的蒸发温度设计计算时按70～72℃。
末效的蒸发温度一般按48～52℃，蒸汽加热温度一般按56～60℃，与蒸发温度对应的真空度为10～15kPa。
（各效蒸发量是怎么分配的？各效的换热系数怎么定？蒸发强度应该按多少校核）降膜管的周边湿润量大于等于400kg/m.h。
对于牛乳而言，单位时间（1h）每蒸发1000kg水分大约需要蒸发面积为45m2左右，最大不超过48m2。
五、分离器的设计要点分离器的作用是分离蒸发后的二次蒸汽和液体。
乳品中多用蜗壳切线进料，这种形式进料优于切线进料。
1）分离器方接口的设计分离器方接口主要是二次蒸汽挟带部分料液进入，进气速度多按30m/s 计算，计算原则为方接口的截面积流量应大于等于效体的蒸发量。
公式如下：Wγ/3600=30A，W：效体的蒸发量，kg/h；γ：效体蒸发温度的二次蒸汽比容，m3/kg；A：方接口截面积，m2。
方接口的长度和宽度可按比例为2:1或3:1进行分配，应该以能从方接口进人为宜，以便制造时人能从方接口进入分离器，处理分离器内部焊道。
方接口下沿距离分离器的异形封头底面300mm左右为宜。
2）分离器的直径高度、设计分离器的直径是设计中必须保证的尺寸，设计的原则是二次蒸汽在分离器的截面积上流速不大于5m/s，计算公式如下：Wγ/3600=D2*π*5/4,可计算出分离器的直径，分离器的容积系数取10000，根据公式Wγ=10000V，可计算出分离器的高度。
3）分离器的排气口计算分离器的排气口速度多按50m/s计算时仍以效体蒸发出的二次蒸汽为基准计算，计算公式为：Wγ/50=d2*π*/4。
六、冷凝器的设计要点冷凝器分混合式冷凝器和列管式冷凝器。
混合冷凝器是冷却水与二次蒸汽直接混合，此种冷凝器现在已经逐步的淘汰。
因为二次蒸汽长期与冷凝水混合会污染冷却水，冷凝器表面结垢影响传热系数。
一般混合式冷凝器的换热面积按计算值的1.5～2倍设计。
列管式冷凝器的冷凝水和冷却水是分开的，冷却水可循环使用，节约了大量水资源。
列管式冷凝器的换热面积计算原则是末效二次蒸汽进入冷凝器后冷凝，如果冷凝器中有物料预热的还应将物料预热器的面积计算进去。
计算出的理论值还应按1.5～2倍的裕量取值。
计算冷却水量公式如下：C水*m*△t水+C奶*G*△t奶=w*H式中：C水：水的比热容：4.2 kJ/（kg. ℃）；m：冷却水理论计算量：kg/h；△t水：冷却水温差，℃；C奶：牛乳比热容：3.95 kJ/（kg. ℃）；G：蒸发器进料量：kg/h；△t奶：牛乳温差，℃；w：末效二次蒸汽量，kg/h；H：末效二次蒸汽的焓。
按以上计算式计算出来的冷却水量还应该取1.5～2倍的裕量取值。
换热面积的计算：w*H=K*A*△T，式中：K：传热系数，A：换热面积，△T：对数温差。
计算出的理论面积还应乘以1.5～2倍的系数取值。
七、真空泵的选型要点八、热压泵的设计要点乳品中热压泵通常用于抽取一效的二次蒸汽与工作蒸汽混合用于一效的加热。
由于乳品具有热敏性，故设计是一效的蒸发温度一般不高于72℃，因此一效的加热蒸汽温度一般在85℃左右，最高也不超过90℃。
因此热压泵在乳品中的设计原则就已经定型了，抽气绝压为0.03116Mpa左右，排出绝对压力在0.06Mp～0.066Mpa之间，工作蒸汽一般选取0.8Mpa或根据实际情况选取。
根据压缩比和膨胀比选取合适的抽气系数（一般采用二次试差法计算）（此表可在《机械工程手册》“泵篇”中查询）。
抽气系数体现了1公斤工作蒸汽能抽取多少二次蒸汽的能力，抽气系数越大越节能。
但如果抽气系数计算不合理，抽气系数过小，工作蒸汽消耗量大，热量过剩就会出现蒸发器温度过高，抽气系数过大，生产能力达不到。
抽气系数确定后，根据一效的热量平衡方程即可计算出工作蒸汽耗量。
热压泵其他尺寸的确定都是有现成的公式可以套用的。
热压泵的喷嘴和扩散管的喉管必须光滑，单喷嘴时，喷嘴和喉管必须保证同轴度，多喷嘴时，喷嘴可以呈5-6°的角度汇集一点在喉管的中心线上。
这样做是为了减少热压泵的噪音。
九、物料泵的选型要点物料泵一般进料泵的扬程选择45m或32m扬程离心泵，循环泵选24m扬程泵。
十、节流垫圈的设计要点。
节流垫圈装在各效上下不凝性气体管的活结中，对各效壳体真空度和热量平衡起到一定的调节作用。
节流垫圈的孔径大小一般是下不凝性气体口的孔径大于上不凝性气体口的孔径，一、三效的孔径大于二效节流垫圈的孔径。
十一、系统管线的选择计算冷凝水的管径冷凝水的流速一般按1.2-1.5m/s计算。
不凝性气体的管径冷却水的管径十二、CIP。
