食品机械与设备课件第七章.ppt

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1、第七章 换热设备第一节 热源与加热方式一、热源的种类与特点加热的定义：使物质温度升高的操作，使物质分子运动动能增大的操作加热方式：氧化反应-燃烧 电热转换，焦尔热光热转换，太阳能 摩擦生热能量转移，热泵，传热加热作用：减少水分，干燥 抑制微生物，杀菌 生化作用，熟制能源种类：固体燃料，煤，柴；液体燃料，重油、煤油、柴油；气体燃料，液化石油气、天然气；电能；太阳能。二、加热方式的种类、用途和经济性加热方式基本有三种：利用热源或燃烧燃料产生烟气，直接或间接对物料加热；利用热源产生的蒸汽，通过换热器，将空气、水或油等先进行预热，成为载热体（介质）再直接或间接对物料加热，前者主要是介质与物料进行对流传

2、热的过程，后者主要是介质再通过设备中的器件（管、壁等）对物料进行传导加热的过程；物体被加热产生电磁波，以辐射方式对物料加热。第二节 工业锅炉一、分类一、分类工业锅炉按其容量、结构、所用燃料和按照方式等进行分类。工业锅炉的类型见表72。二、技术和经济性的指标二、技术和经济性的指标 （一）蒸发量 蒸发量是指蒸汽锅炉每小时产生的额定蒸汽量。单位是“t/h”或“kg/h”。它表明锅炉容量的大小。热水锅炉每小时的产热量，称为发热量，单位是“kJ/h”。（二）压力 蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压力（表压）或热水锅炉出水口的热水额定压力（表压）称为锅炉的工作压力（Pa）工程制单位是“kgf/cm2”或“大气压

3、”。（三）温度 生产饱和蒸汽的锅炉只标明其工作压力，查表可得蒸汽的温度。生产过热蒸汽的锅炉或热水锅炉，必须标明蒸汽过热器出口处过热蒸汽的温度或热水出口处的水温。（四）锅炉的效率 锅炉的效率是指锅炉用于生产蒸汽或热水的热量占所消耗燃料的全部热量的百分比。它是锅炉的最重要的经济指标。一般工业锅炉的效率为6080。（五）煤水比 锅炉单位时间的耗煤量和所产生的蒸汽量之比，称为该锅炉的煤水比，它与锅炉的型式、燃煤品种和运行管理情况有关，一般为1：6l：15。（六）金属消耗率 锅炉的金属消耗率是指制造锅炉耗用的金属重量与其额定蒸发量之比，工业锅炉的金属消耗率为26。三、结构、工作过程与特点三、结构、工作过

4、程与特点（一一）立立式式弯弯水水管管锅锅炉炉 由由锅锅壳壳、炉炉胆胆、炉炉排排、炉炉门门、水冷壁和对流耳管等组成。水冷壁和对流耳管等组成。1 1结结构构 锅锅壳壳由由钢钢板板卷卷制制焊焊接接而而成成，用用于于安安装装锅锅炉炉的的部部件件。炉炉胆胆（炉炉膛膛）内内布布置置有有数数根根水水冷冷壁壁，以以增增大大炉炉内内的的辐辐射射受受热热面面。锅锅壳壳外外装装有有数数根根对对流流耳耳管管，其其上上下下两两端端都都与与锅锅壳壳壁壁相相连连接接，构构成成了了锅锅炉炉的的对对流流受受热热面面。炉炉膛膛底部装有炉排。底部装有炉排。2 2工工作作过过程程 锅锅炉炉运运行行时时，利利用用人人工工添添煤煤，煤煤

5、燃燃烧烧所所生生高高温温烟烟气气首首先先向向炉炉胆胆和和水水冷冷壁壁传传热热，继继而而从从炉炉膛膛出出口口流流出出，横横向向冲冲刷刷对对流流耳耳管管，同同时时加加热热锅锅壳壳外外壁壁。烟烟气气绕绕锅锅壳壳半半圈圈后后，经经烟烟箱箱由由烟烟囱囱排排出出。锅锅炉炉受受热热面面将将吸吸收收的热量传递给锅壳上部的炉水，使水加热产生蒸汽。的热量传递给锅壳上部的炉水，使水加热产生蒸汽。3 3特特点点 这这种种锅锅炉炉的的优优点点是是蒸蒸汽汽空空间间较较大大，运运行行较较稳稳定定；辐辐射射兼兼对对流流加加热热，热热效效率率较较高高；除除垢垢和和清清灰灰都都比比较较方方便便；结结构构紧紧凑凑，安安装装、维维修

6、修方方便便。其其缺缺点点是是因因辐辐射射受受热热面面太太大大，不不宜宜用用水水分分和和灰灰分分多多的的劣劣质质煤煤；金金属属耗耗量量大大。它它是是一一种种小小容容量量锅锅炉炉，蒸蒸发发量量为为0.20.2、0.40.4、0.70.7和和l.0t/hl.0t/h。（二）卧式水、火管快装锅炉（二）卧式水、火管快装锅炉快快装装是是指指锅锅炉炉的的全全部部组组装装工工作作，包包括括砌砌炉炉墙墙、做做锅锅炉炉保保温温层层等等都都在在制制造造厂厂内内完成，使用单位接到这种锅炉后，能很快地安装使用。完成，使用单位接到这种锅炉后，能很快地安装使用。1 1结结构构 卧卧式式快快装装锅锅炉炉由由锅锅筒筒、前前封封

7、头头、前前后后管管板板、链链条条炉炉排排、送送风风机机、省煤器、烟管、水冷壁管、下降管、集水箱等部分组成。省煤器、烟管、水冷壁管、下降管、集水箱等部分组成。2 2工作过程工作过程 燃燃料料燃燃烧烧：煤煤由由链链条条炉炉排排1 1连连续续自自动动地地将将送送入入炉炉内内燃燃烧烧，火火焰焰首首先先加加热热炉炉筒筒的的前前半半部部和和二二侧侧的的水水冷冷壁壁管管，然然后后穿穿过过一一侧侧火火管管束束的的管管内内，至至前前烟烟箱箱2 2再再返返回穿过另一侧火管束，最后经省煤器回穿过另一侧火管束，最后经省煤器5 5由送风机由送风机7 7从烟囱排出。从烟囱排出。省煤器是装在烟道内的换燃，利用烟气余热来预热

8、锅炉给水。省煤器是装在烟道内的换燃，利用烟气余热来预热锅炉给水。水水循循环环：水水由由水水泵泵加加压压，经经省省煤煤器器预预热热后后进进人人锅锅筒筒内内，通通过过烟烟管管加加热热，所所生生蒸蒸汽汽由由上上部部输输出出，水水则则由由锅锅筒筒两两侧侧下下降降到到底底部部，热热后后再再经经下下降降管管6 6流流人人下下集集水箱到水冷壁管，水、汽再上升到锅筒内，形成水的循环系统。水箱到水冷壁管，水、汽再上升到锅筒内，形成水的循环系统。3 3特点特点 这种锅炉的工作压力在这种锅炉的工作压力在1.31.3MPaMPa以下，蒸发量为以下，蒸发量为0.50.54 4t/h t/h。优优点点：锅锅炉炉热热效效率

9、率较较高高，可可达达8080，体体积积小小，安安装装简简便便，投投资资省省，适适于于烧烧烟烟煤和贫煤。煤和贫煤。缺缺点点：当当负负荷荷突突然然变变大大时时，容容易易产产生生大大量量汽汽泡泡，使使水水、汽汽难难以以分分离离（称称汽汽、水共腾），火管容易结灰，维修不便。水共腾），火管容易结灰，维修不便。（三）双锅筒横置式水管锅炉（三）双锅筒横置式水管锅炉 1 1结结构构 它它由由上上下下锅锅筒筒、对对流流管管束束、水水冷冷壁壁管管、集集水水箱箱、下下降降管管、排排污污管管、链链条条炉炉排排、加加煤煤斗斗、炉炉墙墙和和前前后后拱拱等等部部分分组组成成。辅辅助助设设备备有有省省煤煤器器，空空气气预预热

10、热器器，鼓鼓风风机机，引引风风机机，给给水水、除除灰，除尘等装置。灰，除尘等装置。2 2工作过程工作过程燃燃料料燃燃烧烧：燃燃料料从从加加煤煤斗斗经经炉炉排排送送入入炉炉膛膛内内燃燃烧烧，烟烟气气从从炉炉膛膛上上部部的的隔隔火火墙墙进进入入对对流流管管束束后后，再再通通过过锅锅炉炉尾尾部部烟烟道道中中的的省省煤煤器和空气预热器，最后由引风机排人大气。器和空气预热器，最后由引风机排人大气。水水的的循循环环：锅锅筒筒中中的的水水经经对对流流管管束束下下降降到到下下锅锅筒筒，然然后后通通过过各各个个联联接接管管，分分别别进进入入前前、后后、左左、右右的的下下集集水水箱箱，再再从从各各水水冷冷壁壁管管

11、上上升升送送人人上上锅锅筒筒；在在上上锅锅筒筒中中所所产产生生的的蒸蒸汽汽，经经汽汽阀阀输输出出；另另一一个个循循环环路路线线是是流流入入下下锅锅筒筒的的水水经经前前方方上上升升管管束束，进进入入上上锅锅筒。筒。3 3特特点点 这这种种设设备备的的蒸蒸发发量量为为6 65 5t/ht/h以以上上，工工作作压压力力为为1 13 3MPaMPa。优优点点是是结结构构紧紧凑凑、运运行行稳稳定定可可靠靠、传传热热效效果果好好，通通用用化化、系列化程度高。缺点是结构复杂，金属耗量大。系列化程度高。缺点是结构复杂，金属耗量大。四、选四、选 择择（一）一般要求（一）一般要求 燃料品种一致；热负荷变化的适应性

12、和压火性能较好；消烟除尘效果好，符合我国工业三废排放试行标准热效率高，燃料消耗少；操作管理方便。劳动强度小，自动化程度高。（二）锅炉的类型、容量及台数（二）锅炉的类型、容量及台数 选择锅炉的类型和容量是根据锅炉房的最大设计容量、蒸发压力、燃料的种类及发展规模而定。参见表73。锅炉房最大设计容量Qmax按下式计算：QmaxQ1Q2Q3Q4 （th）式中 Q1一全厂各车间小时最大耗汽量；Q2一全厂生活用汽小时最大耗汽量；Q3一锅炉房自用汽量，一般取58；Q4一管网损失一般取510。第三节 空气预热设备一、蒸汽加热的空气预热设备一、蒸汽加热的空气预热设备（一一）空空气气过过滤滤器器 空气过滤器用于滤

13、去空气中的尘埃、烟灰、飞虫等杂质；它由多个过滤单体和框架组成。过滤面积由所需风量确定，可按下式计算：式中 F一过滤面积（m2）Q一通过过滤层的空气量(m3h）。M一过滤强度，即滤层的单位面积所允许的空气负荷m3(m2h），一般为40008000m3(m2h）。空气通过滤层时之阻力可按下式计算：Hf4.9 sv1.8 式中Hf空气通过滤层时之阻力（Pa）；S一滤层之厚度（cm）；v一过滤速度（ms）。（二）换热器（二）换热器 1 1结结构构与与特特点点 换换热热器器又又称称散散热热器器，是是热热风风系系统统中中的的主主要要装装置。它由数个散热排管、疏水阀、球阀和管道组成。置。它由数个散热排管、疏

14、水阀、球阀和管道组成。图图7-57-5为为加加热热蒸蒸汽汽表表压压在在29.429.4kPakPa以以上上，两两个个散散热热排排管管组组合合的的一一种种换热器配置。换热器配置。图图7 76 6为为RSZRSZ型型散散热热排排管管，由由三三排排交交错错排排列列的的螺螺旋旋翅翅片片管管束束组组成成，散散热热管管用用无无缝缝钢钢管管，管管外外绕绕钢钢带带，然然后后进进行行热热镀镀锌锌制制成成，散散热热排排管上装有蒸汽进口和汽、水出口。管上装有蒸汽进口和汽、水出口。换热器必须正确地安装，换热器必须正确地安装，散热排管一般应直立水平安放，即蒸散热排管一般应直立水平安放，即蒸汽进口在上部，汽、水出口在下部

15、，汽进口在上部，汽、水出口在下部，在数个散热排管组合使用时，所有进在数个散热排管组合使用时，所有进汽管要并联连总蒸汽管道，不允许两个散汽管要并联连总蒸汽管道，不允许两个散热排管串联。热排管串联。连接散热排管进、出口的管道尺寸应连接散热排管进、出口的管道尺寸应相同，相同，防止利用接管来支承换热器。防止利用接管来支承换热器。进汽口前的蒸汽管道上可按需要安装进汽口前的蒸汽管道上可按需要安装压力表。压力表。二、烟气加热的空气预热设备二、烟气加热的空气预热设备（一）管式热风炉（一）管式热风炉图图7-7为多程管式换热器，综合传热系数为多程管式换热器，综合传热系数5063kJ（m2h）。）。优点是结构简单，

16、优点是结构简单，容易制造，设备费低。缺点是换热器易漏气，使用寿命短，不易清灰。容易制造，设备费低。缺点是换热器易漏气，使用寿命短，不易清灰。图图7-7为为LFS13型热风炉，发热量型热风炉，发热量 543MJ/h，送风量送风量 4000m3/h最高风温最高风温130，耗煤量，耗煤量70Kg/h，热效率热效率73。优点是热效率高，对燃料的适应性强，运行可靠，。优点是热效率高，对燃料的适应性强，运行可靠，占地面积小。缺点是风温不易控制。清灰较烦，金属耗量大。占地面积小。缺点是风温不易控制。清灰较烦，金属耗量大。（二）无管式热风炉（二）无管式热风炉 无管式热风炉又称套筒式热风炉。这种热风炉的特点是炉

17、体除冷风罩外，所有金属面都参加热交换，换热面积大；炉蕊内壁焊有散热片，能够强化换热、降低炉壳体温度、延长使用寿命；散热面多为垂直布置，减少积灰；安装简便。但金属耗量大、造价较高。WR22A型无管热风炉的发热量为 920MJh，耗煤量74kgh，热效率为60。第四节第四节 加热、冷却和杀菌设备加热、冷却和杀菌设备一、贮槽式换热器一、贮槽式换热器中小乳品、食品厂，用于液体物料的加热、冷却与保温。由内胆9、外壳、保温层、行星减速器5和放料旋塞11等组成。内胆用不锈钢制造，外壳采用优质碳素钢，外覆玻璃棉及镀锌铁皮保温层。内胆与外壳间为传热夹层，当夹层内通人蒸汽或热水时，可对贮存在内胆中的物料进行升温或

18、保温。二、筒式换热器二、筒式换热器（二）使用方法（二）使用方法1准备工作 先将一批罐头装在杀菌车上，再送入杀菌器内，随后将门锁紧，打开排气阀、泄气阀、排水管，同时关闭进水阀和进压缩空气阀。2供汽和排气 将蒸汽阀门打到最大，按规定的排气规程排气，蒸汽量和蒸汽压力必须充足，使杀菌器迅速升温，将器内空气排除干净，否则杀菌效果不一致。排气结束后，关闭排气阀。当达到所要求的杀菌温度时。关小蒸汽阀，并保持一定的恒温时间。3进气反压 在达到杀菌的温度和时间后，即向杀菌器内送人压缩空气，使杀菌器内的压力，略高于罐头内的压力，以防罐头变形胀裂，同时具有冷却作用。由于反压杀菌，压力表所指示的压力包括器内蒸汽和压缩

19、空气的两种压力，故温度计和压力计的读数，其温度是不对应的。4进水和排水 当蒸汽开始进人杀菌器时，因遇冷所产生的冷凝水，由排水管排出，随后关闭排水管。在进气反压后，即启动水泵，通过进水管向器内供充分的冷却水。冷却水和蒸汽相遇，将产生大量气体，这时需打开排气阀排气。排气结束再关闭排气阀。冷却完毕，水泵停止运转，关闭进水阀，打开排水阀放净冷却水。5启门出车 冷却过程完成后，打开杀菌器门，将杀菌车移出，再装人另批罐头进行杀菌。（一）列管式换热器（一）列管式换热器（二）螺旋管式换热器（二）螺旋管式换热器 由由壳壳体体、螺螺旋旋管管、蒸蒸汽汽管管、调调节节器器和和输输料料泵泵等等组组成成。螺螺旋旋管管制制

20、成成扁扁形形，并并缠缠绕绕在在壳壳体体内内的的中中心心圆圆柱柱上上。工工作作时时液液料料通通过过泵泵由由液液料料人人口口进进人人螺螺旋旋管管内内，自自下下向向上上流流动动，从从出出料料管管排排出出，装装人人瓶瓶或或罐罐内。内。蒸蒸汽汽自自上上方方输输人人壳壳内内与与螺螺旋旋管管之之间间，对对管管内内的的料料液液加加热热。这这种种换换热热器器主主要要用用于于果果汁汁的的巴巴氏氏短短时时杀杀菌菌，杀杀菌菌温温度度88889595C C，杀杀菌菌时时间间为为20206060s s。特特点点是是结结构构简简单单，操操作作方方便便，容容易易清清洗洗，能能连连续续生产。生产。（三）套管式（三）套管式换热器

21、换热器 l l 结结构构 它它由由供供料料泵泵、加加热热器器、套套管管、贮贮槽槽、中中间间泵泵、仪表和阀门等组成。仪表和阀门等组成。2 2使用和操作使用和操作 清清洗洗：向向贮贮槽槽1616内内注注清清水水，然然后后打打开开进进料料三三通通旋旋塞塞5 5的的循循环环通通道道，即即关关闭闭进进料料通通道道，启启动动供供料料泵泵，用用清清水水洗洗清清灭灭菌菌机机；当当贮贮槽槽中中的的水水将将放放尽尽时时，再再转转动动进进料料三三通通旋旋塞塞5 5。供供料料；与与上上述述操操作作同同时时打打开开蒸蒸汽汽阀阀门门1 1，料料液液进进人人套套管管8 8进进行行预预热热，再再进进人人蛇蛇形形管管内内进进行

22、行高高温温瞬瞬时时灭灭菌菌，然然后后返返回套管进行冷却，最后通过出料三通旋塞回套管进行冷却，最后通过出料三通旋塞1515输出。输出。回回流流：若若经经一一次次灭灭菌菌没没有有达达到到要要求求，可可转转动动出出料料三三通通旋旋塞塞，使使料料液液回回流流贮贮槽槽，重重新新送送人人管管内内再再次次灭灭菌菌，直直达达符符合要求为止。合要求为止。清清洗洗：每每班班次次灭灭菌菌结结束束时时，将将最最后后的的料料液液通通过过进进料料三三通通旋旋塞塞后后，立立即即转转动动旋旋塞塞，使使贮贮槽槽内内的的水水流流人人，进进行行清清洗洗直直到到排排出出水水变变清清为为止止，同同时时关关闭闭蒸蒸汽汽阀阀，并并放放净净

23、加加热热器器内的蒸汽。当连续使用时，每隔内的蒸汽。当连续使用时，每隔68h后，后，需进行清洗需进行清洗。3性能和特点 RP6L-4O型单泵灭菌机的性能和主要技术参数是生产能力为4000L/h蒸汽压力为800kPa，进料温度416，出料温度6065，高温灭菌温度115135，高温保持时间为4s。该机的特点是采用超高温瞬时灭菌，液料的营养和色香味损失很少；灭菌效率高，能利用余热、节能效果好；在完全密闭的条件下操作，符合食品卫生要求；操作方便；占地面积小。它是比较先进的灭菌设备。四、板片式换热器：3 3优缺点和技术参数优缺点和技术参数 （1 1）传传热热效效率率高高。由由于于换换热热板板间间距距小小

24、，板板面面上上有有波波纹纹或或凸凸凹凹状状花花纹纹，流体高速通过，形成湍流，故传热系数高，一般可达流体高速通过，形成湍流，故传热系数高，一般可达3500350040004000W/(mW/(m2 2)（2 2）结结构构紧紧凑凑。板板式式换换热热器器在在较较小小的的结结构构内内可可容容纳纳较较大大的的传传热热面面积积。按单位体积的结构中所占传热面积算比管式换热器高按单位体积的结构中所占传热面积算比管式换热器高4 47 7倍。倍。(3(3）适适应应性性广广。增增减减换换热热板板数数，改改变变板板的的组组合合，可可满满足足多多种种不不同同生生产产工艺的要求。工艺的要求。（4 4）适适于于处处理理热热

25、敏敏性性的的物物料料。因因物物料料在在换换热热器器内内通通过过的的时时间间短短，受受热热所产生的损失少。所产生的损失少。(5(5），便便于于清清洗洗、操操作作安安全全。拆拆装装容容易易，可可就就地地清清洗洗，流流体体有有泄泄漏漏时时易发现，能保持良好的卫生条件。易发现，能保持良好的卫生条件。（6 6）连续作业，可配置自动控制装置。）连续作业，可配置自动控制装置。（7 7）若加热温度过高，可使垫圈老化，或垫圈从换热板上脱落。）若加热温度过高，可使垫圈老化，或垫圈从换热板上脱落。（8 8）因安装不当或垫圈变形断裂，使流体漏泄。）因安装不当或垫圈变形断裂，使流体漏泄。现国产现国产BPBP2 2-d-

26、d系列板式换热器的主要技术参数：系列板式换热器的主要技术参数：生生产产能能力力2000200030003000L/hL/h，换换热热总总面面积积5 51313m m2 2，牛牛乳乳进进口口温温度度55，杀杀菌菌温温度度8585，保保温温时时间间1515s s，热热水水进进口口温温度度9090，蒸蒸汽汽消消耗耗量量72.372.3220220kg/hkg/h，工作蒸汽压力工作蒸汽压力500500kPakPa。杀菌温度控制误差土杀菌温度控制误差土22。主机质量。主机质量591591759759kgkg。第五节第五节 预煮、煮制设备预煮、煮制设备 预煮：食品热加工的一种，一般为中间工序。预煮的目的：

27、破坏原料中的多酚氧化酶，保持颜色；排除气体;破坏原生质，提高出汁率;杀灭部分微生物;提高新鲜度;加快干燥速度等。预煮机型式：1、间歇式：夹层锅、预煮槽 2、连续式：链带式、螺旋式一、夹层锅：1、可倾式：主要用于烧煮一些固体物料。2、固定式：主要用于液体物料的烧煮。3、带有搅拌器：主要用于加热粘稠物料或锅体容积大于300升夹 层 锅二、链带式连续预煮机链带式连续预煮机：括刮板式、斗槽式三、螺旋式连续预煮机1、螺旋尺寸计算 a、螺旋直径 D b、螺旋长度 L L s n2、功率计算 水平：NPBPV9.8qVL09.8GL0 倾斜：N9.8G(L0+H)/3、热耗计算：QG C(T2T1)四、溢流煮浆机 由五个煮浆罐、连接管、阀门、水泵、生浆罐和熟浆罐等组成。该机用于豆浆的杀菌和去腥味。作业时用泵将生豆浆送人第一煮浆罐内，通人蒸汽加热，第一罐浆满后，从其上口溢到第二煮浆罐内，如此逐级溢流并升温，平均每罐升温10以上，进口40，出口90，处理量与温度均能自动控制，操作简单，连续作业，蒸汽耗量小。煮制能力为500OKg/h。