齐齐哈尔大学毕业设计（论文）
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
I
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Abstract
Three effect evaporator used in many fields, such as waste water treatment, food production, solution crystallization; And now because advocating energy saving, energy-saving effect evaporation for the three have been in the direction of continuous improvement, while also improving its economic efficiency. Therefore, the choice of this topic hope to further improve the work efficiency of three-effect evaporation, the enterprise can get more revenue. Many mature technology has been applied to actual industrial production, such as milk production process, three-evaporation is the main production processes; chemical extraction aqueous caprolactam concentrate under vacuum using a feed of the three counter-effect evaporation method, after a flash, depending on the concentration gradient of the rational use of energy, from extraction unit 30-50% caprolactam solution was concentrated to about 75%, seen in the actual production of important applications, so the three-effect evaporation studies from the national chemical industry an extremely important role. The main subject is the study of three-way cross-flow concentration system in dealing with the application of fresh milk. Evaporation system designed not only to meet mission requirements, but also from the structural safety, must fully consider the mechanical properties, while requiring a simple structure, manufacture, and operation and maintenance, according to the design task book given milk processing capacity of its concentration, physical characteristics, but from the energy point of view, considering the technical and economic aspects, the design uses a three-effect falling film evaporation system and flow. Determine the temperature of the device after each import and export of materials and the efficient conduct of the heat balance, thereby performing the calculation and selection of equipment. These include: evaporation tank and the exhaust pipe number of tubes, the number of turns of the coil preheating, cylinder wall, head, diameter and height of the separator, rectangular channel, heater, condenser, hot pump, centrifugal the calculation and selection of pumps.
Keywords: evaporation; crossflow; milk; ener
II
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目录
摘要 ........................................................................................................................................ I Abstract ............................................................................................................................... II
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
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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Ga ........................................................................................... 42
4.10.2真空泵的排气体积 V ............................................................................. 42 4.10.3真空泵的选择与确定 ................................................................................ 43 4.10.4输送泵的选择 ............................................................................................ 43 4.11 CIP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
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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。
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