食品工厂机械与设备概述(PPT 168页)
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(1)沉浸式盘管热交换器 (2)喷淋式蛇管热交换器
2020/10/17
(1) 沉浸式盘管热交换器
这种热交换器盘管浸没在装有流体的容器中，管内和容器 内的两种流体通过盘管进行热交换。
形状：排管状、螺旋形(称为盘香管)。也可根据容器特点 将做成其它形状的盘管。
特点：这种热交换器管外空间较大，因而管外流体流速较 小，表面传热系数不高，热交换器传热效率低，是较古老 的一种设备。优点：结构简单，制造维修方便，造价低， 能承受较高压强。由于管外为大量流体，故对操作条件的 改变并不敏感。
物料的三种传热方式：对流、传导和辐射。 食品物料状态有液体、固体两大类。对它们加热或冷却
操作可在通用或专用热交换设备进行，例如，对于液体 物料可用各种间接或直接式热交换器，对于未包装固体 物料，一般可采用专用热处理设备，如挤压机、油炸机 、热烫机等。
2020/10/17
表7-1食品加工的热交换热处理设备类型
图7. 5 双管同心
套管式结
构示意
2020/10/17
② 多管列套管式
结构如图7.6所示。外壳管内部设置有数根加热管构成的管组 ，每一管组的加热管数量及直径可以变化。为避免热应力，管组在 外壳管内浮动安装，通过双密封结构消除了污染的危险，并便于拆 卸维修。这种结构的热交换器有较大的单位体积换热面积。
1．盘管式热交换器 2．套管式热交换器 3．列管式热交换器 4．翅片管式热交换器
2020/10/17
1．盘管式热交换器
也称蛇管式热交换器。
应用广泛，例如：冷库中的冷排管和盘管式冷凝器； 某些大型搅拌反应罐内的盘管式热交换器；乳品工业 用这种形式的热交换器作奶油、炼乳等高黏度制品的 加热或冷却用；盘管式换热用作超高温灭菌器的加热 器。
物料状态 流体 固体
设备类型
蛇管、列管、套管、翅片管、板式、刮板式、夹层式、 螺旋板式热交换器等。
蒸汽喷射式加热器、蒸汽注入式加热器、混合冷凝器等 油炸设备、热烫处理设备
螺旋挤压机、微波加热器、红外线加热器
换热形 式
间接式
直接式 直接式
其他
2020/10/17
第一节 热交换器
热交换器主要指的是用于对流体食品或流体加工介质进 行加热或冷却处理的设备。
两大类型：间壁式热交换器、直接式(混合式)热交换器。
一、间接式热交换器 二、直接式热交换器
2020/10/17
一、间接式热交换器
间壁式热交换器的特点是换热介质和换热物料被金属材 料隔开，两者不相混合，通过间壁进行热量的交换。
这种加热方式符合食品卫生要求，在食品工业中应用最 为广泛。
间壁式热交换器按其传热面的形状和结构可分为管壁传 热和板壁传热两种形式。
型式：双管同心套管式、多管列管式和多管同心套管式 。
2020/10/17
(2)新型套管式热交换器
①双管同心套管式 ②多管列管式 ③多管同心套管式 组合形式
2020/10/17
①双管同心套管式
结构如图7.5所示。由一根被夹套包围的内管构成，为完全 焊接结构，无需密封件，耐高压，操作温度范围广，入口与产 品管道一致，产品易于流动，适于处理含有大颗粒的液态产品 。
食品工厂机械与设备概述 (PPT 168页)
第七章 热交换热处理机械与设备
2020/10/17
引言
第一节 热交换器 第二节 热处理机械设备 第三节 挤压机械与设备 第四节 油炸设备 第五节 其它加热机械设
备
引言
食品加工过程中，物料进行加热或冷却处理(即热交换) 是一项普遍而重要的单元操作。物料涉及从原料到包装 半成品。
（一）管式热交换器 （二）板式热交换器
2020/10/17
（二） 板式热交换器
板式热交换器的特征是采用板壁作为换热壁 ，常见的有板式、螺旋板式、旋转刮板式以及夹套 式热交换器等。
1．板式热交换器 2．旋转刮板式热交换器
2020//17
（一）管式热交换器
管式热交换器的结构特征是其传热面由金 属管构成。这类热交换器的主要形式有盘管式、 套管式、列管式和翅片管式等。
2020/10/17
(1) 普通套管式热交换器
结构如如图7.4所示。 操作时，一种流体在内管流动，另一流体在套
管环隙内流动。利用蒸汽加热内管中的液体时 ，液体从下方进入套管的内管，顺序流过各段 套管而由上方流出。蒸汽则由上方套管进入环 隙中，冷凝水由最下面的套管排出。 套管式热交换器每程的有效长度不能太长，否 则管子易向下弯曲从而引起环隙中的流体分布 不均。通常采用的长度为4~6m。 特点
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
结构如图7.3所示。
特点：
与沉浸式相比，喷淋式盘管换热 器的管外表面传热系数有所提高， 因此所需传热面积、材料消耗和制 造成本都较低。此外，作为卫生式 设备，清洗消毒也较方便。同时， 冷却水消耗量只有沉浸式的一半。 但这种设备占地面积大，操作时 管外有水汽发生，对环境不利，故 常安装在室外；另外，管子氧化快 、寿命短，喷淋的液体量有变化时 ，温度响应极为敏感 。
2020/10/17
2020/10/17
特点
优点：结构简单，能耐高压，可保证逆流操作，排数 和程数可任意添加或拆除，伸缩性很大。它特别适用 于载热体用量小或物料有腐蚀性时的换热。
缺点：管子接头多，易泄漏，单位体积所具有的换热 面积小，且单位传热面的金属材料消耗量是各种热交 换器中最大的，可达150kg/m2，而列管式热交换器只 有30kg/m2。
适合于需要传热面不大的情况。
2020/10/17
背景特点与型式
背景： 随着材料科学、金属加工技术的发展，以及对已 有种类热交换器分析研究，基于套管式的热交换器的性 能得到了很大的改善，出现了新型套管式热交换器。
特点：所用材料为薄壁无缝不锈钢管，弯管的弯曲半径 较小，并可在一个外管内套装多个内管；直管部分的内 外管均为波纹状管子，大大提高了传热系数；大多采用 螺旋式快装接头；由于管壁较薄、弯曲半径小，以及多 管套在一起，其单位体积换热面积较传统套管式热交换 器有很大的提高。
2020/10/17
(2)喷淋式蛇 管热交换器
图7. 3 喷淋式蛇管热交换器
2．套管式热交换器
套管式热交换器有普通套管式和新型套管式两种型式。 换热原理上两者无本质区别，但材料和结构方式，后者 作了较大改进，因而目前已经广泛用于黏稠流体的加热 。
(1) 普通套管式热交换器 (2) 新型套管式热交换器
2020/10/17
(1) 沉浸式盘管热交换器
这种热交换器盘管浸没在装有流体的容器中，管内和容器 内的两种流体通过盘管进行热交换。
形状：排管状、螺旋形(称为盘香管)。也可根据容器特点 将做成其它形状的盘管。
特点：这种热交换器管外空间较大，因而管外流体流速较 小，表面传热系数不高，热交换器传热效率低，是较古老 的一种设备。优点：结构简单，制造维修方便，造价低， 能承受较高压强。由于管外为大量流体，故对操作条件的 改变并不敏感。
物料的三种传热方式：对流、传导和辐射。 食品物料状态有液体、固体两大类。对它们加热或冷却
操作可在通用或专用热交换设备进行，例如，对于液体 物料可用各种间接或直接式热交换器，对于未包装固体 物料，一般可采用专用热处理设备，如挤压机、油炸机 、热烫机等。
2020/10/17
表7-1食品加工的热交换热处理设备类型
图7. 5 双管同心
套管式结
构示意
2020/10/17
② 多管列套管式
结构如图7.6所示。外壳管内部设置有数根加热管构成的管组 ，每一管组的加热管数量及直径可以变化。为避免热应力，管组在 外壳管内浮动安装，通过双密封结构消除了污染的危险，并便于拆 卸维修。这种结构的热交换器有较大的单位体积换热面积。
1．盘管式热交换器 2．套管式热交换器 3．列管式热交换器 4．翅片管式热交换器
2020/10/17
1．盘管式热交换器
也称蛇管式热交换器。
应用广泛，例如：冷库中的冷排管和盘管式冷凝器； 某些大型搅拌反应罐内的盘管式热交换器；乳品工业 用这种形式的热交换器作奶油、炼乳等高黏度制品的 加热或冷却用；盘管式换热用作超高温灭菌器的加热 器。
物料状态 流体 固体
设备类型
蛇管、列管、套管、翅片管、板式、刮板式、夹层式、 螺旋板式热交换器等。
蒸汽喷射式加热器、蒸汽注入式加热器、混合冷凝器等 油炸设备、热烫处理设备
螺旋挤压机、微波加热器、红外线加热器
换热形 式
间接式
直接式 直接式
其他
2020/10/17
第一节 热交换器
热交换器主要指的是用于对流体食品或流体加工介质进 行加热或冷却处理的设备。
两大类型：间壁式热交换器、直接式(混合式)热交换器。
一、间接式热交换器 二、直接式热交换器
2020/10/17
一、间接式热交换器
间壁式热交换器的特点是换热介质和换热物料被金属材 料隔开，两者不相混合，通过间壁进行热量的交换。
这种加热方式符合食品卫生要求，在食品工业中应用最 为广泛。
间壁式热交换器按其传热面的形状和结构可分为管壁传 热和板壁传热两种形式。
型式：双管同心套管式、多管列管式和多管同心套管式 。
2020/10/17
(2)新型套管式热交换器
①双管同心套管式 ②多管列管式 ③多管同心套管式 组合形式
2020/10/17
①双管同心套管式
结构如图7.5所示。由一根被夹套包围的内管构成，为完全 焊接结构，无需密封件，耐高压，操作温度范围广，入口与产 品管道一致，产品易于流动，适于处理含有大颗粒的液态产品 。
食品工厂机械与设备概述 (PPT 168页)
第七章 热交换热处理机械与设备
2020/10/17
引言
第一节 热交换器 第二节 热处理机械设备 第三节 挤压机械与设备 第四节 油炸设备 第五节 其它加热机械设
备
引言
食品加工过程中，物料进行加热或冷却处理(即热交换) 是一项普遍而重要的单元操作。物料涉及从原料到包装 半成品。
（一）管式热交换器 （二）板式热交换器
2020/10/17
（二） 板式热交换器
板式热交换器的特征是采用板壁作为换热壁 ，常见的有板式、螺旋板式、旋转刮板式以及夹套 式热交换器等。
1．板式热交换器 2．旋转刮板式热交换器
2020//17
（一）管式热交换器
管式热交换器的结构特征是其传热面由金 属管构成。这类热交换器的主要形式有盘管式、 套管式、列管式和翅片管式等。
2020/10/17
(1) 普通套管式热交换器
结构如如图7.4所示。 操作时，一种流体在内管流动，另一流体在套
管环隙内流动。利用蒸汽加热内管中的液体时 ，液体从下方进入套管的内管，顺序流过各段 套管而由上方流出。蒸汽则由上方套管进入环 隙中，冷凝水由最下面的套管排出。 套管式热交换器每程的有效长度不能太长，否 则管子易向下弯曲从而引起环隙中的流体分布 不均。通常采用的长度为4~6m。 特点
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
结构如图7.3所示。
特点：
与沉浸式相比，喷淋式盘管换热 器的管外表面传热系数有所提高， 因此所需传热面积、材料消耗和制 造成本都较低。此外，作为卫生式 设备，清洗消毒也较方便。同时， 冷却水消耗量只有沉浸式的一半。 但这种设备占地面积大，操作时 管外有水汽发生，对环境不利，故 常安装在室外；另外，管子氧化快 、寿命短，喷淋的液体量有变化时 ，温度响应极为敏感 。
2020/10/17
2020/10/17
特点
优点：结构简单，能耐高压，可保证逆流操作，排数 和程数可任意添加或拆除，伸缩性很大。它特别适用 于载热体用量小或物料有腐蚀性时的换热。
缺点：管子接头多，易泄漏，单位体积所具有的换热 面积小，且单位传热面的金属材料消耗量是各种热交 换器中最大的，可达150kg/m2，而列管式热交换器只 有30kg/m2。
适合于需要传热面不大的情况。
2020/10/17
背景特点与型式
背景： 随着材料科学、金属加工技术的发展，以及对已 有种类热交换器分析研究，基于套管式的热交换器的性 能得到了很大的改善，出现了新型套管式热交换器。
特点：所用材料为薄壁无缝不锈钢管，弯管的弯曲半径 较小，并可在一个外管内套装多个内管；直管部分的内 外管均为波纹状管子，大大提高了传热系数；大多采用 螺旋式快装接头；由于管壁较薄、弯曲半径小，以及多 管套在一起，其单位体积换热面积较传统套管式热交换 器有很大的提高。
2020/10/17
(2)喷淋式蛇 管热交换器
图7. 3 喷淋式蛇管热交换器
2．套管式热交换器
套管式热交换器有普通套管式和新型套管式两种型式。 换热原理上两者无本质区别，但材料和结构方式，后者 作了较大改进，因而目前已经广泛用于黏稠流体的加热 。
(1) 普通套管式热交换器 (2) 新型套管式热交换器