板换换热器及换热原理..ppt

必要性及设计原理 正确的热处理要求牛乳在杀菌温度下保持一定的时间，这可以通过外设保持管来实现。 若已知流量和保持管的内管径，就可以计算出符合保持时间的合适的管长。  设计原理 由于保持管里流速分布不均匀，某些牛乳粒子的流速要比平均值大。为了确保流速最快的粒子也能充分地巴氏杀菌，必须采用一效率系数来校正。这个系数取决于保持管的设计，通常取0.8～0.9 之间。 换热器面积的计算 热交换器必需的尺寸和结构取决于很多因素，要计算是非常复杂的，当今通常借助于计算机进行计算。有几种因素一定要加以考虑： 产品流量 液体的物理性质 续 温度程序 允许的压力降 热交换器的设计 清洁度的要求 要求运行的时间 计算热交换器面积的一般公式: 要求的传热面积为: V × P x Cp ×△ t △ tm × K V = 产品的流量 续 K值的确定（经验）：黏度＞６００Ｃp时，８５０左右（大间隙）；平均黏度乳液，２５００-３０００之间选择 热交换器中逆流传热的温度分配 热交换器中并流传热的温度分配 公式解释 p = 产品的密度 Cp = 产品的比热 △ t = 产品的温度变化 △ tm = 对数平均温差(LMTD) K = 总传热系数 单项分析 流量V，是由乳品厂的设计能力决定的。 产品密度p 由产品决定。比热cp也由产品决定，比热值告诉我们将某种物质温度升高1℃，需提供多少热量。 单项分析 产品的进口温度和出口温度取决于前段加工情况和后续加工的要求：Δ t1= Δ to1- Δ ti1 所用介质的进口温度取决于加工条件，介质的出口温度可以用能量平衡公式计算得出：V1 × P1 x Cp1 ×△ t1 = V2 × P2 x Cp2 ×△ t2 单项分析 温度差异是传热推动力，温差越大，传热越多，所需的热交换器越小；然而，对于敏感性产品，可利用的温差是有限的。温差随着液体流经热交换器而不断变化，所以，温差用一个平均值，LTMD进行计算。决定平均温差大小的一个重要因素是介质在热交换器中的流动方向。它主要有两种形式：逆流或并流 特别介绍 影响总传热系数K的要素: 液体允许的压力降 液体的粘度 间壁的形状和厚度 间壁的材料 污垢物质的存在 分析 产品和介质的压力降越大，传递的热量越多，热交换器越小。然而对机械搅拌敏感的产品(例如乳脂肪)可能会因这种剧烈的处理而遭到破坏。 产品和使用介质的粘度对于确定热交换器的尺寸也是非常重要的。与低粘度的产品相比，高粘度的液体在通过热交换器时，产生紊流的程度小，如果其它参数一定，这就意味着需要较大的热交换器。 分析 间壁通常是波纹状，以实现更剧烈的紊流。紊流有助于传热，厚度也十分重要。间壁越薄，传热效果越好。但是这个厚度要有足够的强度来承受液体的压力。现代化的设计和生产技术使得间壁比几年前的更薄。 食品加工中通常采用不锈钢材料，不锈钢有相当好的传热性能 . 加热介质和产品的温差要尽可能地小，通常比杀菌温度高2-3℃/4-5 ℃ 。 相对于产品来说，如果间壁表面太热，牛乳中的蛋白质将会有凝结并在间壁上结焦的危险。热量必须通过这一垢层进行传递，这将导致总传热系数K 值下降。加热介质和产品的温差与以前相同时，也不能传递同样多的热量，产品的出口温度将会下降。这可以通过提高加热介质的温度来补偿，但这又提高了传热表面的温度，以致更多的蛋白质凝结在换热器表面上，垢层的厚度增加，K值进一步下降。 污垢聚集的速度取决于很多因素 产品和加热介质的温差 牛乳质量 产品中空气的含量 加热段的压力条件 续 利用热流体，如巴氏杀菌乳的热量来预热进口的冷牛乳的方法称之为热回收。冷牛乳也可以冷却热牛乳。这样可以节省水量和能量。在现代化的巴氏杀菌装置中（板换），热回收效率可达94-95%。 术语对比总结 换热效率：产品和介质的温差之比 热回收率：除介质作用外的温升幅度 本次培训结束 如何进行热交换 热交换系统通常是以热传导和对流两种方式进行热交换的。热传导是热量传递的一种常见的方式，其过程中流体各部位之间