新版真空浓缩设备
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5、不凝性气体 相对于水蒸汽,在一定的压力和温度下不能被凝结的气体,称
为不凝性气体,一般是指空气。
6、雾沫挟带 对于气、液两相的分离设备或反应设备,若气相为连续相、液相
为分散相(例如板式蒸馏塔),而气相速度较大,部分液体会被气体吹散成液 滴并被气体带出。这种现象称为雾沫夹带。产生雾沫夹带会降低设备的分离效 率。
原料液
二次蒸气(被冷凝)
蒸发器
完成液
加热蒸气
冷凝水
1.加热器 2.加热列管 3.中间管 4.分离室 5.捕沫器 6.冷凝器
乳品 工程
系
蒸发器实质上是一个换热器,如图所示,由 加热室 1和汽液分离器 4两部分组成。加热 室使用的加热介质应用最多的是水蒸汽。通 过换热,使间壁另一侧的物料加热、沸腾、 蒸发浓缩。料液蒸发出的水蒸汽在分离室4 中与溶液分离后从蒸发器上部引出。为防止 液滴随蒸汽带出,一般在分离器上都设有除 沫装置5。从蒸发器抽出的蒸汽称为二次蒸 汽,便于同加热蒸汽相区别。二次蒸汽进入 冷凝器6冷凝,冷凝水从下部排出,二次蒸 汽中的不凝性气体由真空泵抽出。浓缩后的 完成液由蒸发器底部排出。
乳品
五、单效浓缩和多效工浓程缩
系
浓缩操作的效数是指二次蒸气被利用的次数。
如果浓缩生成的二次蒸汽不再被用作加热介质,而是直 接送到冷凝器中冷凝的蒸发过程,称为单效浓缩,是浓 缩中最简单的一种方法。如果两个蒸发器串联起来,第 一个蒸发器产生的二次蒸汽引入第二个蒸发器作为加热 蒸汽,第二个蒸发器产生的二次蒸汽送到冷凝器被冷凝 后排出,则称为双效蒸发,它是多效蒸发中最简单的一 种方法。
止外部空气进入真空系统,
气压管应插入溢流槽中。
低位冷凝器可直接安装在
地面上,由于高度降低冷 1.外壳 2.进水口 3.冷凝
凝器产生的冷凝水需用泵水管 4.蒸汽进口 5.淋水板 6.
抽出。
不凝性气体管 7.分离器 8.气
压管
乳品
3、喷射式冷凝器工程
系
为水力喷射器,由器盖、喷嘴、喷嘴托板、导向盘、器体、
乳品
.
工程
系
真空浓缩的缺点:蒸发温度低,料液黏度大,传热系数较小,
系统内为负压,完成液排出需用泵,冷凝水排出也需要用泵或 高位产生压力(液位差)排出。真空泵和输液泵能耗增加。
真空浓缩的操作压力取决于冷凝器中水的冷凝温度和真空泵的
性能。冷凝器操作压力的极限是冷凝水的饱和蒸汽压,所以它 取决于冷凝器的温度。真空泵的作用是抽走系统中的不凝性气 体,真空泵的工作能力愈大,就使得冷凝器内的操作压力愈易 维持,愈接近冷凝水的饱和蒸汽压。一般真空蒸发时,冷凝器 的压力为10~20kPa。
乳品
.
工程
系
乳品
.
工程
系
上述两种冷凝器,当真空蒸发时,
其内部处于负压状态。若无适当 措施,冷凝水无法排出。通常采 取的措施分两种:低位式和高位 式。
高位式冷凝器
乳品
工程
系
高位式冷凝器置于10m以
上的高位,下部连接一根
很长管子,称为气压管
(俗称大气腿),靠集于
气压管中液体的静液压作
用把冷凝水排出。为了防
因物液料层沸静腾压,作二用次,蒸物汽料形不成沸,腾蒸,汽只体起积加急热速作增工用大。,程在管中芯部形温成度高上速升上 升传气热流系将数液大体大在增管加壁,压使成蒸薄发膜加向快上。流到动达,上形部成后系很进好入的饱传和热区条,件汽,液
混合物经管顶进入汽液分离器进行汽液分离。而在降膜式蒸发器 中,物料从顶部进入,然后呈膜状蒸发。
乳品
乳品 工程
系
淋水板
2、混合式冷凝器乳工品程
系
如图所示,在圆筒型冷凝器中,上部装有洒水盘,在其
中部装有“隔筒”,用于预热物料的双螺旋盘管盘绕在 上面。二次蒸汽和不凝性气体进入混合式冷却器时首先 沿“隔筒”的周围从上向下流动,将盘管内的物料预热 后,大部分二次蒸汽被冷凝,剩余的二次蒸汽再由“隔 筒”的下口向上运动与下落的冷却水相遇混合后被冷凝。 因此,确切地说,这种冷凝器是直接混合式与低位组合 式冷凝器。
饱和区 沸腾区 预热区
乳品 工程
系
降 膜 式 蒸 发 器
小结
乳品 工程
系
1、概念 浓缩 真空浓缩 加热蒸汽 二次蒸汽 不凝性气
体 雾沫挟带 闪蒸
2、浓缩的目的及基本过程 3、真空浓缩的优点 4、蒸嘎旗的分类 5、升膜蒸发的原理
教
授课顺序 学时
课 第三节 蒸发器的附属设备
题
目 1、掌握冷凝器的作用、分类。 的 2、掌握分离器。 要 3、掌握真空系统。 求 4、了解预热器。
真空浓缩与常压蒸发比较所乳工具品程有的优点: 系
1、溶液沸点降低,增大了蒸发器的传热温差,所需的换热面积
减小。
2、溶液沸点低,可以应用温度较低的低压蒸汽和废热蒸汽作热
源,有利于降低产品成本和生产费用。
3、蒸发温度低,即物料受热温度低,有利于浓缩热敏性物料。 4、蒸发器操作温度低,系统的热损失小。
二、汽液分离器(捕工沫程器 )
系
产生雾沫夹带的原因: 1、泡沫 物料中存在具有表面活性的物质,它降低料液的表面张
力,使其在汽化时易形成泡沫。在分离室中,泡沫破裂,其液膜 分裂成小雾滴群,易被二次蒸汽夹带。
2、蒸汽高速流动 蒸汽流速快,必然携带雾沫流动。 3、溶液急剧蒸发 溶液加热较大,易发生闪急蒸发,形成雾沫。 为了汽液更好的分离,分离室要有一定空间,使蒸汽流速降低,
较大的液滴在重力作用下返回液面。乳品生产中常采用离心型分 离器。
乳品
雾沫夹带的危害工:程
系
1、污染二次蒸汽;
2、影响浓缩效率和蒸发能力,造成物料损失;
3、若是多效蒸发,二次蒸汽夹带的雾沫将使
下一效加热器传热面形成污垢和腐蚀。
乳品 工程
系
三、真空系统乳品 工程 (一)真空系统的作用是抽吸系统内系的不凝性气体,
乳品
.
工程
系
多效蒸发是将多个蒸发器串联起来的系统,后
效的操作压力和沸点均较前效低,仅在压力最 高的首效使用生蒸汽作加热蒸汽,产生的二次 蒸汽作为后效的加热蒸汽,亦即后效的加热室 成为前效二次蒸汽的冷凝器,只有末效二次蒸 汽才用冷却介质冷凝。可见多效蒸发明显减少 加热蒸汽耗量,节约了热能,也明显减少冷却 水的耗量。
乳品 工程
系
§7-2 蒸发器
乳品
一、蒸发器的分工类程
系
1、根据二次蒸汽被利用的次数分类 (1)单效浓缩装置 (2)多单效浓缩装置 (3)带有热泵的浓缩装置
乳品 工程
系
2、根据料液流程分类 (1)单程式 (2)循环式:自然循环与强制循环
3、根据加热器结构分类 (1)盘管式浓缩器 (2)中央循环管式浓缩器 (3)升膜式浓缩器 (4)降膜式浓缩器 (5)片式浓缩器 (6)刮板式浓缩器 (7)外加热式浓缩器
保证蒸发器内处于真空状态。
蒸发器内不凝性气体的主要来源:
1、设备ຫໍສະໝຸດ Baidu封不严;
2、溶解在冷却水中的不凝性气体;
3、加热蒸汽带入的不凝性气体;
4、物料中携带的不凝性气体。
不凝性气体的存在不仅影响设备的真空度,而且 也使传热效率下降,所以必须将不凝性气体排出。 常用的真空装置有蒸汽喷射器、往复式真空泵和 水环式真空泵。大多数乳品厂现在使用水环式真 空泵。
1、孔板式冷凝器:冷凝器是一个用钢板制成的圆筒,
直径为400-2,000mm。高度为1,200—5,000mm。 如图所示,内装有若干块钻有许多小孔的淋水板,淋 水板为交替放置的圆缺型或交替放置的盘环型。冷却 水自上引入,经淋水板小孔穿流而下,同时也经板边 缘溢流而下,二次蒸汽自下而上与冷却水逆流接触, 换热冷凝。混合的冷却水和冷凝水由下部排出,不凝 性气体由上方排出。
闪蒸的最大优点是避免在换热面上生成垢层。闪蒸前料液加热
但并没浓缩,因而生垢问题不突出。而在闪蒸中不需加热,是 溶液自身放出显热提供蒸发能量,因而不会产生壁面生垢问题。
乳品
七、热泵蒸发工程
系
为提高热能利用率,除采用多效蒸发外,还可通过一种 通称为热泵的装置,提高二次蒸汽的压力和温度,重新 用作蒸发的加热蒸汽,称为热泵蒸发,或称为蒸汽再压 缩蒸发。 热泵是以消耗一部分高质能(机械能、电能)或高温热 能为代价,通过热力循坏,将热由低温物体转移到高温 物体的能量利用装置。 常用的热泵有蒸汽喷射热泵和机械压缩式热泵。
扩散管等组成。工作时具有一定压力的冷水由上部进入后, 通过喷嘴喷射,形成低压,将二次蒸汽吸入,在混合室汽 与水直接混合,二次蒸汽凝结,并被水束带入下部扩散管, 一部分动能转为压力能,从下部管排出。喷射式冷凝器及 水力喷射器除有混合冷凝作用外,还具有抽真空的作用, 不再需要另装真空泵。
乳品 工程
系
乳品
乳品
.
工程
系
蒸汽喷射热泵使用的蒸汽喷射器类似于蒸汽喷射真
空泵,称为热压泵,是在喷嘴附近低压吸入蒸发产 生的二次蒸汽,与高温高压的驱动蒸汽混合后,在 扩压管处达到蒸发所需加热蒸汽的压力和温度后用 作蒸发的加热介质。
机械压缩式热泵利用电动机或汽轮机等驱动往复式
或离心式压缩机,将二次蒸汽压缩,提高其压力和 温度,重新用作蒸发的加热蒸汽。
乳品
二、浓缩的目的工: 程
系
1、除去食品中的大量水分,减轻了重量,减小了体积,节省了包装、贮存 和运输费用。 2、通过了提高食品的浓度,达到贮藏食品的目的。 3、满足后续加工工艺过程的要求。
乳品
三、浓缩的基本工过程程
系
蒸发过程的两个必要组成部分:加热物料使溶剂(水)沸腾汽化与 不断除去汽化产生的二次蒸汽。一般前一部分在加热器中进行, 后一部分在冷凝器中完成。如图所示 :真空蒸发基本流程。
乳品 工程
系
乳品
二、加热器:工程
系
乳品厂中所使用的加热器都属于管式换热器,又称列管式换热器。管束固定在管板上,
管板焊接于壳体,管子、管板和壳体焊在一起。物料走列管内,列管外、壳体内走加 热蒸汽。
乳品厂中使用的蒸发器都是非循环型的,物料在蒸发器内经过一次加热、汽化和分离,
离开时即达到要求的浓度。料液一般不打循环,在加热器内停留时间短,这对热敏性 物料的蒸发有利。这类蒸发器加热室中液体多呈膜状流动,因此又通称为膜式蒸发器。
乳品
四、常压蒸发和真空工程浓缩
系
蒸发操作可以在常压、加压或减压条件下进行。常压蒸发是指 冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力为大气压或稍高于大气压力, 此时系统中的不凝性气体依靠本身的压力从冷凝器中排出。
减压下的蒸发通常称为真空蒸发,食品工业广泛应用真空蒸发 进行浓缩操作。因真空蒸发时冷凝器和蒸发器物料侧的操作压 力低于大气压,必须依靠真空泵不断从系统中抽走不凝性气体 来维持负压的工作环境。采用真空蒸发的基本目的是降低物料 的沸点。
乳品
六、闪蒸 工程
系
急剧蒸发简称闪蒸,是一种特殊的减压蒸发。将热溶液的压力
降到低于溶液温度下的饱和压力,则部分水将在压力降低的瞬 间沸腾汽化,就是闪蒸。水在闪蒸汽化时带走的热量,等于溶 液从原压下温度降到降压后饱和温度所放出的显热。
在闪蒸过程中,溶液被浓缩。常见闪蒸的具体实施方法是直接
把溶液分散喷入低压大空间,使闪蒸瞬间完成。
重
案首
日期20
页 乳品 年 月工程日 班级
系
点 重点:混合式冷凝器的结构、工作原理。 水环式真空泵的结构、工作原理及特点。
难
点
教
学
过
程
讲新课(另附)
教 具 挂 图
课 后 分 析
乳品 工程
系
第三节 蒸发器的附属设备
乳品 一、冷凝器 工程
系
冷凝器的作用:将二次蒸汽冷凝,同时将不凝 性气体分离,以减轻真空系统负荷。
乳品 工程
系
第七章 真空浓缩设备
乳品 工程
系
§7-1 概 述
一、概念
乳品 工程
系
1、浓缩 从溶液中除去部分溶剂的单元操作。
2、真空浓缩 在负压下,以较低温度进行浓缩的单元操作。
3、加热蒸汽(饱和蒸汽或生蒸汽) 乳及乳制品生产过程中浓缩所需要的不断
供给的热量都是来自锅炉房的饱和的水蒸汽。
4、二次蒸汽 物料中水分蒸发所形成的蒸汽。
常有以下几种型式:长管式、刮板式和板式等。乳品厂应用最多的是长管式蒸发器。 长管式蒸发器根据液膜的流动方向,又分为升膜式蒸发器和降膜式蒸发器 。
乳品 工程
系
三、升膜蒸发原乳工理品程
系
升 膜 式 蒸 发 器
.对管于内升全膜程式形蒸成发上器、,中物、料下从三管个束不下同部区引域入,。如乳工图作所品时示,,物物料料在在加下热部,
冷凝器的分类:直接式和间接式。
乳品 (一)间接式冷凝器 工程
系
二次蒸汽与冷却水间接换热。有列管式、板式、
螺旋板式、淋水管式等。
间接式冷凝器的特点:冷却水可回收利用,但
价格较高,用水量大,传热效率低。
(二)直接式(混合式)冷凝乳工器品程
直接式冷凝器分为逆流式和喷射式。 系
二次蒸汽与冷却水直接接触而冷凝。