換熱設(shè)備相關(guān)資料(ppt 37頁).ppt

1、第七章 換熱設(shè)備,第一節(jié) 熱源與加熱方式 一、熱源的種類與特點 加熱的定義：使物質(zhì)溫度升高的操作，使物質(zhì)分子運動動能增大的操作 加熱方式： 氧化反應(yīng)-燃燒 電熱轉(zhuǎn)換，焦?fàn)枱?光熱轉(zhuǎn)換，太陽能 摩擦生熱 能量轉(zhuǎn)移，熱泵，傳熱 加熱作用：減少水分，干燥 抑制微生物，殺菌 生化作用，熟制 能源種類：固體燃料，煤，柴； 液體燃料，重油、煤油、柴油； 氣體燃料，液化石油氣、天然氣； 電能； 太陽能。,二、加熱方式的種類、用途和經(jīng)濟性,加熱方式基本有三種： 利用熱源或燃燒燃料產(chǎn)生煙氣，直接或間接對物料加熱； 利用熱源產(chǎn)生的蒸汽，通過換熱器，將空氣、水或油等先進行預(yù)熱，成為載熱體（介質(zhì)）再直接或間接對物料加

2、熱，前者主要是介質(zhì)與物料進行對流傳熱的過程，后者主要是介質(zhì)再通過設(shè)備中的器件（管、壁等）對物料進行傳導(dǎo)加熱的過程； 物體被加熱產(chǎn)生電磁波，以輻射方式對物料加熱。,第二節(jié) 工業(yè)鍋爐,一、分類 工業(yè)鍋爐按其容量、結(jié)構(gòu)、所用燃料和按照方式等進行分類。工業(yè)鍋爐的類型見表72。,二、技術(shù)和經(jīng)濟性的指標(biāo),（一）蒸發(fā)量 蒸發(fā)量是指蒸汽鍋爐每小時產(chǎn)生的額定蒸汽量。單位是“t/h”或“kg/h”。它表明鍋爐容量的大小。熱水鍋爐每小時的產(chǎn)熱量，稱為發(fā)熱量，單位是“kJ/h”。 （二）壓力 蒸汽鍋爐出汽口處的蒸汽額定壓力（表壓）或熱水鍋爐出水口的熱水額定壓力（表壓）稱為鍋爐的工作壓力（Pa）工程制單位是“kgf/c

3、m2”或“大氣壓”。 （三）溫度 生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐只標(biāo)明其工作壓力，查表可得蒸汽的溫度。生產(chǎn)過熱蒸汽的鍋爐或熱水鍋爐，必須標(biāo)明蒸汽過熱器出口處過熱蒸汽的溫度或熱水出口處的水溫。 （四）鍋爐的效率 鍋爐的效率是指鍋爐用于生產(chǎn)蒸汽或熱水的熱量占所消耗燃料的全部熱量的百分比。它是鍋爐的最重要的經(jīng)濟指標(biāo)。一般工業(yè)鍋爐的效率為6080。 （五）煤水比 鍋爐單位時間的耗煤量和所產(chǎn)生的蒸汽量之比，稱為該鍋爐的煤水比，它與鍋爐的型式、燃煤品種和運行管理情況有關(guān)，一般為1：6l：15。 （六）金屬消耗率 鍋爐的金屬消耗率是指制造鍋爐耗用的金屬重量與其額定蒸發(fā)量之比，工業(yè)鍋爐的金屬消耗率為26。,三、結(jié)構(gòu)、工作

4、過程與特點,（一）立式彎水管鍋爐 由鍋殼、爐膽、爐排、爐門、水冷壁和對流耳管等組成。 1結(jié)構(gòu) 鍋殼由鋼板卷制焊接而成，用于安裝鍋爐的部件。爐膽（爐膛）內(nèi)布置有數(shù)根水冷壁，以增大爐內(nèi)的輻射受熱面。鍋殼外裝有數(shù)根對流耳管，其上下兩端都與鍋殼壁相連接，構(gòu)成了鍋爐的對流受熱面。爐膛底部裝有爐排。 2工作過程 鍋爐運行時，利用人工添煤，煤燃燒所生高溫?zé)煔馐紫认驙t膽和水冷壁傳熱，繼而從爐膛出口流出，橫向沖刷對流耳管，同時加熱鍋殼外壁。煙氣繞鍋殼半圈后，經(jīng)煙箱由煙囪排出。鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給鍋殼上部的爐水，使水加熱產(chǎn)生蒸汽。 3特點 這種鍋爐的優(yōu)點是蒸汽空間較大，運行較穩(wěn)定；輻射兼對流加熱，熱效率較

5、高；除垢和清灰都比較方便；結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、維修方便。其缺點是因輻射受熱面太大，不宜用水分和灰分多的劣質(zhì)煤；金屬耗量大。它是一種小容量鍋爐，蒸發(fā)量為0.2、0.4、0.7和l.0t/h。,（二）臥式水、火管快裝鍋爐,快裝是指鍋爐的全部組裝工作，包括砌爐墻、做鍋爐保溫層等都在制造廠內(nèi)完成，使用單位接到這種鍋爐后，能很快地安裝使用。 1結(jié)構(gòu) 臥式快裝鍋爐由鍋筒、前封頭、前后管板、鏈條爐排、送風(fēng)機、省煤器、煙管、水冷壁管、下降管、集水箱等部分組成。 2工作過程 燃料燃燒：煤由鏈條爐排1連續(xù)自動地將送入爐內(nèi)燃燒，火焰首先加熱爐筒的前半部和二側(cè)的水冷壁管，然后穿過一側(cè)火管束的管內(nèi)，至前煙箱2再返回穿過另一

6、側(cè)火管束，最后經(jīng)省煤器5由送風(fēng)機7從煙囪排出。 省煤器是裝在煙道內(nèi)的換燃，利用煙氣余熱來預(yù)熱鍋爐給水。 水循環(huán)：水由水泵加壓，經(jīng)省煤器預(yù)熱后進人鍋筒內(nèi)，通過煙管加熱，所生蒸汽由上部輸出，水則由鍋筒兩側(cè)下降到底部，熱后再經(jīng)下降管6流人下集水箱到水冷壁管，水、汽再上升到鍋筒內(nèi)，形成水的循環(huán)系統(tǒng)。 3特點 這種鍋爐的工作壓力在1.3MPa以下，蒸發(fā)量為0.54t/h 。 優(yōu)點：鍋爐熱效率較高，可達80，體積小，安裝簡便，投資省，適于燒煙煤和貧煤。 缺點：當(dāng)負荷突然變大時，容易產(chǎn)生大量汽泡，使水、汽難以分離（稱汽、水共騰），火管容易結(jié)灰，維修不便。,（三）雙鍋筒橫置式水管鍋爐,1結(jié)構(gòu) 它由上下鍋筒、對

7、流管束、水冷壁管、集水箱、下降管、排污管、鏈條爐排、加煤斗、爐墻和前后拱等部分組成。輔助設(shè)備有省煤器，空氣預(yù)熱器，鼓風(fēng)機，引風(fēng)機，給水、除灰，除塵等裝置。 2工作過程 燃料燃燒：燃料從加煤斗經(jīng)爐排送入爐膛內(nèi)燃燒，煙氣從爐膛上部的隔火墻進入對流管束后，再通過鍋爐尾部煙道中的省煤器和空氣預(yù)熱器，最后由引風(fēng)機排人大氣。 水的循環(huán)：鍋筒中的水經(jīng)對流管束下降到下鍋筒，然后通過各個聯(lián)接管，分別進入前、后、左、右的下集水箱，再從各水冷壁管上升送人上鍋筒；在上鍋筒中所產(chǎn)生的蒸汽，經(jīng)汽閥輸出；另一個循環(huán)路線是流入下鍋筒的水經(jīng)前方上升管束，進入上鍋筒。 3特點 這種設(shè)備的蒸發(fā)量為65t/h以上，工作壓力為13MP

8、a。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、運行穩(wěn)定可靠、傳熱效果好，通用化、系列化程度高。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大。,四、選 擇,（一）一般要求 燃料品種一致；熱負荷變化的適應(yīng)性和壓火性能較好；消煙除塵效果好，符合我國工業(yè)三廢排放試行標(biāo)準(zhǔn)熱效率高，燃料消耗少；操作管理方便。勞動強度小，自動化程度高。 （二）鍋爐的類型、容量及臺數(shù) 選擇鍋爐的類型和容量是根據(jù)鍋爐房的最大設(shè)計容量、蒸發(fā)壓力、燃料的種類及發(fā)展規(guī)模而定。參見表73。 鍋爐房最大設(shè)計容量Qmax按下式計算： QmaxQ1Q2Q3Q4 （th） 式中 Q1一全廠各車間小時最大耗汽量； Q2一全廠生活用汽小時最大耗汽量； Q3一鍋爐房自用汽量，一般取58； Q

9、4一管網(wǎng)損失一般取510。,第三節(jié) 空氣預(yù)熱設(shè)備,一、蒸汽加熱的空氣預(yù)熱設(shè)備 （一）空氣過濾器 空氣過濾器用于濾去空氣中的塵埃、煙灰、飛蟲等雜質(zhì)；它由多個過濾單體和框架組成。過濾面積由所需風(fēng)量確定，可按下式計算： 式中 F一過濾面積（m2） Q一通過過濾層的空氣量(m3h）。 M一過濾強度，即濾層的單位面積所允許的空氣負荷m3(m2h），一般為40008000m3(m2h）。 空氣通過濾層時之阻力可按下式計算： Hf4.9 sv1.8 式中Hf空氣通過濾層時之阻力（Pa）； S一濾層之厚度（cm）； v一過濾速度（ms）。,（二）換熱器 1結(jié)構(gòu)與特點 換熱器又稱散熱器，是熱風(fēng)系統(tǒng)中的主要裝置。

10、它由數(shù)個散熱排管、疏水閥、球閥和管道組成。 圖7-5為加熱蒸汽表壓在29.4kPa以上，兩個散熱排管組合的一種換熱器配置。 圖76為RSZ型散熱排管，由三排交錯排列的螺旋翅片管束組成，散熱管用無縫鋼管，管外繞鋼帶，然后進行熱鍍鋅制成，散熱排管上裝有蒸汽進口和汽、水出口。,換熱器必須正確地安裝， 散熱排管一般應(yīng)直立水平安放，即蒸汽進口在上部，汽、水出口在下部， 在數(shù)個散熱排管組合使用時，所有進汽管要并聯(lián)連總蒸汽管道，不允許兩個散熱排管串聯(lián)。 連接散熱排管進、出口的管道尺寸應(yīng)相同， 防止利用接管來支承換熱器。 進汽口前的蒸汽管道上可按需要安裝壓力表。,2選擇 換熱器的選擇主要按已知條件（蒸汽表壓或

11、熱水溫度和進風(fēng)溫度）與所需的風(fēng)溫和風(fēng)量，通過選型計算確定散熱排管的型號規(guī)格和臺數(shù)。其選型步驟和方法如下： （1）按既定的蒸汽表壓查得飽和蒸汽溫度。 （2）按蒸汽溫度和進出風(fēng)溫度查表得幾種不同散熱器排數(shù)的表面風(fēng)速，并比較其利弊，選用適當(dāng)?shù)呐艛?shù)及相應(yīng)表面風(fēng)速（m/S）。 （3）按空氣體積隨溫度變化的修正系數(shù)，求得在進風(fēng)溫度時的理論風(fēng)量（m3h）。 （4）根據(jù)表面風(fēng)速和理論風(fēng)量，計算出排管受風(fēng)表面積（m2） （5）按受風(fēng)表面積，查表得散熱排管的規(guī)格和臺數(shù)。 （6）根據(jù)風(fēng)量、空氣的比熱和密度及進、出風(fēng)溫計算得出預(yù)熱空氣所需熱量（kJh）。 （7）查表得所選排管的通風(fēng)凈截面，按理論風(fēng)量和空氣密度，計算得

12、流經(jīng)散熱排管的空氣重量速度(kgm2S) (8）按空氣重量速度，查表或通過公式計算出排管的傳熱系數(shù)kj/（m2h)和空氣阻力（kPa）。 (9) 對求得的傳熱系數(shù)，按排數(shù)進行修正。 (10）核實散熱排管的散熱量，先查表得所選散熱排管的散熱面積，再根據(jù)修正后的傳熱系數(shù)和蒸汽溫度、進出風(fēng)溫，利用傳熱速率方程計算換熱器的散熱量（kJ/h），該值若大于前計算的加熱空氣所需熱量，則認為選擇合適。否則重新進行選擇運算。 按上述方法選擇的例題見乳品工業(yè)手冊和散熱排管說明等資料。,二、煙氣加熱的空氣預(yù)熱設(shè)備,（一）管式熱風(fēng)爐 圖7-7為多程管式換熱器，綜合傳熱系數(shù)5063kJ（m2h）。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易制

13、造，設(shè)備費低。缺點是換熱器易漏氣，使用壽命短，不易清灰。 圖7-7為LFS13型熱風(fēng)爐，發(fā)熱量 543MJ/h，送風(fēng)量 4000m3/h最高風(fēng)溫130，耗煤量70Kg/h，熱效率73。優(yōu)點是熱效率高，對燃料的適應(yīng)性強，運行可靠，占地面積小。缺點是風(fēng)溫不易控制。清灰較煩，金屬耗量大。,（二）無管式熱風(fēng)爐 無管式熱風(fēng)爐又稱套筒式熱風(fēng)爐。 這種熱風(fēng)爐的特點是爐體除冷風(fēng)罩外，所有金屬面都參加熱交換，換熱面積大；爐蕊內(nèi)壁焊有散熱片，能夠強化換熱、降低爐殼體溫度、延長使用壽命；散熱面多為垂直布置，減少積灰；安裝簡便。但金屬耗量大、造價較高。WR22A型無管熱風(fēng)爐的發(fā)熱量為 920MJh，耗煤量74kgh，

14、熱效率為60。,第四節(jié) 加熱、冷卻和殺菌設(shè)備,一、貯槽式換熱器 中小乳品、食品廠，用于液體物料的加熱、冷卻與保溫。由內(nèi)膽9、外殼、保溫層、行星減速器5和放料旋塞11等組成。內(nèi)膽用不銹鋼制造，外殼采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，外覆玻璃棉及鍍鋅鐵皮保溫層。內(nèi)膽與外殼間為傳熱夾層，當(dāng)夾層內(nèi)通人蒸汽或熱水時，可對貯存在內(nèi)膽中的物料進行升溫或保溫。,二、筒式換熱器,（二）使用方法,1準(zhǔn)備工作 先將一批罐頭裝在殺菌車上，再送入殺菌器內(nèi)，隨后將門鎖緊，打開排氣閥、泄氣閥、排水管，同時關(guān)閉進水閥和進壓縮空氣閥。 2供汽和排氣 將蒸汽閥門打到最大，按規(guī)定的排氣規(guī)程排氣，蒸汽量和蒸汽壓力必須充足，使殺菌器迅速升溫，將器內(nèi)空氣排

15、除干凈，否則殺菌效果不一致。排氣結(jié)束后，關(guān)閉排氣閥。當(dāng)達到所要求的殺菌溫度時。關(guān)小蒸汽閥，并保持一定的恒溫時間。 3進氣反壓 在達到殺菌的溫度和時間后，即向殺菌器內(nèi)送人壓縮空氣，使殺菌器內(nèi)的壓力，略高于罐頭內(nèi)的壓力，以防罐頭變形脹裂，同時具有冷卻作用。由于反壓殺菌，壓力表所指示的壓力包括器內(nèi)蒸汽和壓縮空氣的兩種壓力，故溫度計和壓力計的讀數(shù)，其溫度是不對應(yīng)的。 4進水和排水 當(dāng)蒸汽開始進人殺菌器時，因遇冷所產(chǎn)生的冷凝水，由排水管排出，隨后關(guān)閉排水管。在進氣反壓后，即啟動水泵，通過進水管向器內(nèi)供充分的冷卻水。冷卻水和蒸汽相遇，將產(chǎn)生大量氣體，這時需打開排氣閥排氣。排氣結(jié)束再關(guān)閉排氣閥。冷卻完畢，水

16、泵停止運轉(zhuǎn)，關(guān)閉進水閥，打開排水閥放凈冷卻水。 5啟門出車 冷卻過程完成后，打開殺菌器門，將殺菌車移出，再裝人另批罐頭進行殺菌。,（一）列管式換熱器,（二）螺旋管式換熱器,由殼體、螺旋管、蒸汽管、調(diào)節(jié)器和輸料泵等組成。螺旋管制成扁形，并纏繞在殼體內(nèi)的中心圓柱上。工作時液料通過泵由液料人口進人螺旋管內(nèi)，自下向上流動，從出料管排出，裝人瓶或罐內(nèi)。 蒸汽自上方輸人殼內(nèi)與螺旋管之間，對管內(nèi)的料液加熱。這種換熱器主要用于果汁的巴氏短時殺菌，殺菌溫度8895C，殺菌時間為2060s。特點是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，容易清洗，能連續(xù)生產(chǎn)。,（三）套管式換熱器,l 結(jié)構(gòu) 它由供料泵、加熱器、套管、貯槽、中間泵、儀表

17、和閥門等組成。 2使用和操作 清洗：向貯槽16內(nèi)注清水，然后打開進料三通旋塞5的循環(huán)通道，即關(guān)閉進料通道，啟動供料泵，用清水洗清滅菌機；當(dāng)貯槽中的水將放盡時，再轉(zhuǎn)動進料三通旋塞5。 供料；與上述操作同時打開蒸汽閥門1，料液進人套管8進行預(yù)熱，再進人蛇形管內(nèi)進行高溫瞬時滅菌，然后返回套管進行冷卻，最后通過出料三通旋塞15輸出。 回流：若經(jīng)一次滅菌沒有達到要求，可轉(zhuǎn)動出料三通旋塞，使料液回流貯槽，重新送人管內(nèi)再次滅菌，直達符合要求為止。 清洗：每班次滅菌結(jié)束時，將最后的料液通過進料三通旋塞后，立即轉(zhuǎn)動旋塞，使貯槽內(nèi)的水流人，進行清洗直到排出水變清為止，同時關(guān)閉蒸汽閥，并放凈加熱器內(nèi)的蒸汽。當(dāng)連續(xù)使

18、用時，每隔68h后，需進行清洗。,3性能和特點 RP6L-4O型單泵滅菌機的性能和主要技術(shù)參數(shù)是生產(chǎn)能力為4000L/h蒸汽壓力為800kPa，進料溫度416，出料溫度6065，高溫滅菌溫度115135，高溫保持時間為4s。該機的特點是采用超高溫瞬時滅菌，液料的營養(yǎng)和色香味損失很少；滅菌效率高，能利用余熱、節(jié)能效果好；在完全密閉的條件下操作，符合食品衛(wèi)生要求；操作方便；占地面積小。它是比較先進的滅菌設(shè)備。 四、板片式換熱器：,3優(yōu)缺點和技術(shù)參數(shù) （1）傳熱效率高。由于換熱板間距小，板面上有波紋或凸凹狀花紋，流體高速通過，形成湍流，故傳熱系數(shù)高，一般可達35004000W/(m2 ) （2）結(jié)構(gòu)

19、緊湊。板式換熱器在較小的結(jié)構(gòu)內(nèi)可容納較大的傳熱面積。按單位體積的結(jié)構(gòu)中所占傳熱面積算比管式換熱器高47倍。 (3）適應(yīng)性廣。增減換熱板數(shù)，改變板的組合，可滿足多種不同生產(chǎn)工藝的要求。 （4）適于處理熱敏性的物料。因物料在換熱器內(nèi)通過的時間短，受熱所產(chǎn)生的損失少。 (5），便于清洗、操作安全。拆裝容易，可就地清洗，流體有泄漏時易發(fā)現(xiàn)，能保持良好的衛(wèi)生條件。 （6）連續(xù)作業(yè)，可配置自動控制裝置。 （7）若加熱溫度過高，可使墊圈老化，或墊圈從換熱板上脫落。 （8）因安裝不當(dāng)或墊圈變形斷裂，使流體漏泄。 現(xiàn)國產(chǎn)BP2-d系列板式換熱器的主要技術(shù)參數(shù)： 生產(chǎn)能力20003000L/h，換熱總面積513m

20、2，牛乳進口溫度5，殺菌溫度85，保溫時間15s，熱水進口溫度90，蒸汽消耗量72.3220kg/h，工作蒸汽壓力500kPa。殺菌溫度控制誤差土2。主機質(zhì)量591759kg。,第五節(jié) 預(yù)煮、煮制設(shè)備,預(yù)煮：食品熱加工的一種，一般為中間工序。 預(yù)煮的目的：破壞原料中的多酚氧化酶，保持顏色；排除氣體; 破壞原生質(zhì)，提高出汁率; 殺滅部分微生物; 提高新鮮度; 加快干燥速度等。 預(yù)煮機型式： 1、間歇式：夾層鍋、預(yù)煮槽 2、連續(xù)式：鏈帶式、螺旋式 一、夾層鍋： 1、可傾式：主要用于燒煮一些固體物料。 2、固定式：主要用于液體物料的燒煮。 3、帶有攪拌器：主要用于加熱粘稠物料或鍋體容積大于300升,夾 層 鍋,二、鏈帶式連續(xù)預(yù)煮機,鏈帶式連續(xù)預(yù)煮機：括刮板式、斗槽式,三、螺旋式連續(xù)預(yù)煮機,1、螺旋尺寸計算 a、螺旋直徑 D b、螺旋長度 L L s n 2、功率計算 水平：NPBPV9.8qVL09.8GL0 傾斜：N9.8G(L0+H)/ 3、熱耗計算：QG C ( T2T1 ),四、溢流煮漿機,由五個煮漿罐、連接管、閥門、水泵、生漿罐和熟漿罐等組成。該機用于豆?jié){的殺菌和去腥味。 作業(yè)時用泵將生豆?jié){送人第一煮漿罐內(nèi)，通人蒸汽加熱，第一罐漿滿后，從其上口溢到第二煮漿罐內(nèi)，如此逐級溢流并升溫，平均每罐升溫10以上，進口40，出口90，處理量與溫度均能自動控制，操作簡單，連