蒸发水量3500kgh鲜牛奶三效错流浓缩系统设计毕业论文设计40论文41.docx

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蒸发水量3500kgh鲜牛奶三效错流浓缩系统设计

摘要

三效蒸发应用于许多领域，像废水处理，食品生产，溶液结晶；而现在由于倡导节能，对于三效蒸发节能方向一直都在不断改进，同时也提高其经济效益。

因此，选择此课题希望能进一步改进三效蒸发的工作效率，是企业能够得到更多收益。

许多成熟的技术已被应用到实际工业生产中，像生产奶粉过程中，三效蒸发是主要的生产工序；化工厂萃取己内酰胺水溶液浓缩采用在真空条件下逆流进料的三效蒸发方式，经过一次闪蒸，根据不同浓度梯度合理利用能量，将来自萃取单元30-50%的己内酰胺水溶液浓缩至75%左右，可见其在实际生产中的重要应用，因此对三效蒸发的研究对国家化工领域起着极其重要的作用。

本课题主要是研究三效错流浓缩系统在处理鲜牛奶上的应用。

蒸发系统不仅要满足设计任务要求，而且从结构的安全性方面，必须充分考虑机械性能，同时要求结构简单，制造和操作维修方便，根据设计任务书所给出的鲜奶处理量及其浓度、物性特点，同时从节能角度出发，综合考虑技术与经济方面的因素，本设计采用了三效降膜并流蒸发系统。

确定设备各个进出口的温度后，对各效进行了物料和热量衡算，从而进行了设备的计算与选型。

其中包括：

蒸发罐的管数和排管、预热盘管的圈数、筒体壁厚、封头，分离器的直径和高度、矩形通道、预热器、冷凝器、热压泵、离心泵等的计算和选型。

关键词：

蒸发；错流；鲜奶；节能

Abstract

Threeeffectevaporatorusedinmanyfields,suchaswastewatertreatment,foodproduction,solutioncrystallization;Andnowbecauseadvocatingenergysaving,energy-savingeffectevaporationforthethreeinthedirectionofcontinuousimprovement,whilealsoimprovingitseconomicefficiency.Therefore,thechoiceofthistopic,theenterprisecangetmorerevenue.Manymaturetechnologyappliedtoactualindustrialproduction,suchasmilkproductionprocess,three-evaporationisthemainproductionprocesses;chemicalextractionaqueouscaprolactamconcentrateundervacuumusingafeedofthethreecounter-effectevaporationmethod,afteraflash,dependingontheconcentrationgradientoftherationaluseofenergy,fromextractionunit30-50%caprolactamsolutionwasconcentratedtoabout75%,seenintheactualproductionofimportantapplications,sothethree-effectevaporationstudiesfromthenationalchemicalindustryanextremelyimportantrole.Themainsubjectisthestudyofthree-waycross-flowconcentrationsystemindealingwiththeapplicationoffreshmilk.Evaporationsystemdesignednotonlytomeetmissionrequirements,butalsofromthestructuralsafety,mustfullyconsiderthemechanicalproperties,whilerequiringasimplestructure,manufacture,andoperationandmaintenance,accordingtothedesigntaskbookgivenmilkprocessingcapacityofitsconcentration,physicalcharacteristics,butfromtheenergypointofview,consideringthetechnicalandeconomicaspects,thedesignusesathree-effectfallingfilmevaporationsystemandflow.Determinethetemperatureofthedeviceaftereachimportandexportofmaterialsandtheefficientconductoftheandselectionofequipment.Theseinclude:

evaporationtankandtheexhaustpipenumberoftubes,thenumberofturnsofthecoilpreheating,cylinderwall,andselectionofpumps.

Keywords:

evaporation;crossflow;milk;ener

目录

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1乳品行业的发展现状1

1.2设备的选择和设计2

1.2.1设备生产工艺要求2

1.2.2设备材料要求2

第2章技术经济基础3

2.1设备自身因素的影响3

2.2外界因素的影响3

第3章专题设计与论证4

3.1设计论述4

3.2改造思路4

3.3蒸发器选型论述4

3.4流程论述5

3.5重点设备的选择5

第4章设计计算7

4.1物料衡算7

4.2热量衡算7

4.2.1热压泵的喷射系数7

4.2.2杀菌器的热量衡算9

4.2.3一效蒸发罐的热量衡算10

4.2.4效间加热器热量衡算11

4.2.5三效蒸发罐的热量衡算12

4.2.6二效蒸发罐的热量衡算13

4.2.7总热量衡算14

4.3蒸发罐设计计算15

4.3.1传热量的计算15

4.3.2各效蒸发罐设计16

4.3.3各效预热盘管的设计计算19

4.3.4分离器直径和高度的设计26

4.4杀菌器计算27

4.5保温管的设计29

4.6热能压缩泵的设计30

4.6.1拉伐尔喷嘴的计算30

4.6.2泵体的基本尺寸32

4.6.3扩压室的设计计算34

4.7预热器的设计34

4.8管路设计计算35

4.8.1蒸汽矩形管道设计35

4.8.2汁汽管设计36

4.8.3物料管设计37

4.9混合冷凝器的设计38

4.9.1冷凝器计算38

4.9.2多孔淋水板的设计40

4.10真空泵的设计与选择42

4.10.1总不凝气量

42

4.10.2真空泵的排气体积V42

4.10.3真空泵的选择与确定43

4.10.4输送泵的选择43

4.11CIP局部清洗系统43

第5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

致谢48

第1章绪论

1.1乳品行业的发展现状

一、乳品行业的发展现状

乳品的生产和销售取得了较好的业二、绩，并且液体乳生产大幅度增长，整个行业经济效益明显提高。

2004年完成产品销售收入663．3亿元，利润总额33.8亿元。

　　乳制品生产技术和设备更新加快。

主要包括砖型纸盒包装超高温灭菌奶生产线、塑料袋奶生产线、屋型纸盒包装杀菌奶灌装设备等，使我国乳品行业技术、设备陈旧的状况得到有效改变。

　　乳制品市场竞争激烈。

我国乳品行业尚属于幼稚型行业，其规模、技术、产品质量方面同发达国家存在较大差距。

而人世以后，许多外国的乳品品牌打人中国市场，如达能、帕玛拉特、雀巢等，给国内乳品企业造成很大冲击。

另外，国内各品牌也将进行着面对面的竞争与交锋。

　　大型企业发展迅速，奶制品企业兼并、整合的速度加快，集中度在提高。

一些乳品加工企业通过股份制改造和强强联合等整合方式形成了一批有实力的奶业集团，众多中小乳品企业与实力较强的企业联合或并人大型乳品企业、企业集团。

二、乳制品生产存在的主要问题

　　原料奶、乳制品质量参差不齐。

我国目前80％是手工挤奶，且日益增多的个体户不注意奶牛疫病防治，原奶细菌超标、抗生素含量过高等问题突出，严重制约着乳制品质量的提高。

即使在原料奶主产区采用机械挤奶设备，但仍然存在管理水平低、设备不能及时保洁等问题。

我国原料奶生产卫生条件差、细菌数量偏高、杂质较多。

国家颁布的质量卫生标准大多数是十几年前制定的，且分别隶属于不同部门，涉及指标少，检测方法落后，远远落后于当前食品安全的要求。

　　企业规模小、设备制造技术落后。

我国乳制品工业发展时间短，真正的发展仅20年历史，经济实力、技术装备水平、企业规模均不能同发达国家相比。

我国乳业装备整体水平同世界先进国家相比大约还有20年差距。

目前，乳品机械进口量占到50％，国内乳品机械三化程度低、配套性差，尤其是通用关键机械上，离心机及乳品分离机械与国外差距大，品种少，性能差。

　　产品结构不够合理，乳品品种少。

目前，我国乳品虽已有较快发展，但与国外相比，在风味、品质、品种上差距比较大，据统计，发达国家2001酸乳上市的新品种有900多种，欧洲开发的乳制品品种占世界乳制品新品种的72％。

而我国品种少，乳品产量中奶粉产量占70％，奶油的产量很小。

液体奶消费仅局限于大中城市．产量也很小，在液体奶品中，巴氏杀菌奶约占53．1％，保鲜奶约占29．9％，酸奶约占17％。

而干酪这样的产品在国外都属大宗产品，在国内基本没有生产，尤其是深加工、高科技和高附加值的产品更少，不能满足市场需求。

1.2设备的选择和设计

1.2.1设备生产工艺要求

1.设备的生产能力符合生产规模要求；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；

2.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；

3.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；

4.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。

在食品加工过程中为了防止加工设备的材料对食品的污染，必须选择一种特殊的材料，制造乳品加工设备的材料最常用的就是不锈钢。

不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。

不锈钢是指耐大气、蒸汽和水耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。

第2章技术经济基础

在实际生产中，要综合考虑各种因素和问题，在满足技术经济基础之上，使设计具备一定的可实施性，经济性，从而促进生产的发展，提高生产技术水平，创造更大的价值，由此对该设计进行技术经济分析。

2.1设备自身因素的影响

衡量蒸发装置性能有两大经济指标：

加热蒸汽的经济程度和蒸发设备的生产强度，即蒸发强度。

提高蒸发效率，必须提高总传热系数或增大温差。

增大温差是提高蒸发强度的有力措施。

通常可采用如下方法来提高蒸发强度。

1.提高加热蒸汽的压力。

增大首罐的蒸汽压力，对提高蒸发强度有很大作用，可提高汁汽温度充分利用汁汽。

但蒸汽压力不能太高以免破坏奶的成分；

2.提高末效真空度。

冷凝器真空度低，导致末效沸点较高，总温差小，蒸发水量因而减少；

　3.减少各效温度差损失。

首先减少沸点升高，降低循环次数。

本次设计原料液进行单循环膜式蒸发，减少沸点升高。

其次是静压效应，这可通过降低液面来减少，对液面的控制应以沸腾后盖过汽鼓的最低液面为原则。

再次是导管中的温度差损失。

应充分考虑减少蒸汽阻力，而操作管理和维修中也要注意清洗；

4.提高传热系数。

本次设计任务中确定了传热系数，但影响传热系数的因素如流速，流动阻力等问题也要同时考虑到。

2.2外界因素的影响

除设备自身外，其它外界因素对经济技术基础也有一定的影响。

如原料来源的确定、建厂地址的选择、交通运输等方面。

1.奶源与厂址的确定。

乳制品的原料为鲜奶，奶源的多少决定厂址的选择和工厂规模的大小。

乳品厂的厂址应选择在奶源集中的地区，应考虑到产奶点的密集程度，收奶方式，鲜奶的保藏等根据原料的选择，依据国家基本建设的总方针正确的选择厂址。

2.交通运输。

乳制品业的运输量最大处是原料乳，燃料产品乳及辅助材料，为了节约能源消耗，工厂必须设置在交通方便之处。

3.水源及水质。

乳制品业必须有足够的供水，以保证它的生产和生活用水，对于有自来水网的城市，乳品厂使用现成的供水是较方便的。

与此同时因地下水温度低，而且水质一般都可以达到饮用水标准，因此也被乳品厂广泛采用，可以使乳品厂在使用自来水同时还用地下水供给制冷设备。

第3章专题设计与论证

3.1设计论述

本设计为热压泵的三效错流浓缩系统。

处理量：

3500kg,R.;Hyoty,P.;Siiskonen,P.Theeffectofdrysolidscontentonrecoveryboilerfurnacebehavior.TappiJ.1991,74（12）,171-177.

.Hough,G.ChemicalRecoveryintheAlkalinePulpingProcesses,1sted.;TAPPIPress:

Atlanta,GA,1985.

致谢

三个月的毕业设计已经圆满结束，在本次设计中，感谢我的指导教师xxx老师和过控教研室的各位老师在我设计过程中给予的指导和帮助，感谢同组同学的鼓励和提供的资料，使我从中学到不少东西，增加了见识，对专业知识又有了更深一步的了解。

通过自己的努力和在指导教师xxx老师的帮助下，让我很快就感受到设计的快乐并很快的融入其中，通过将书本上的知识应用于实践当中，提高了我的专业知识水平、对国家标准的了解水平计算机和CAD绘图水平。

通过设计考察了我的综合能力，将我大学所学的知识进行了检察，对我以后的工作和学习有非常重要的帮助和意义。

在此，谨向在设计中给予我帮助的指导教师xxx及过控教研室的各位老师致以忠心的感谢！