日处理-30吨鲜奶的脱脂乳粉厂设计.doc

目 录摘要IABSTRACTII1 引言1 1.1 脱脂乳粉产业特点及市场分析22 脱脂乳粉的标准 2.13 脱脂乳粉的生产工艺流程及工艺要点 3.1 脱脂乳粉的生产工艺流程 3.2 脱脂乳粉的生产工艺要点 3.2.1 原料乳的验收 3.2.2 预处理 3.2.3 脱气 3.2.4 预热 3.2.5 分离 3.2.6冷却 3.2.7预热杀菌 3.2.8 浓缩 3.2.9 喷雾干燥 3.2.10 出粉、冷却 3.2.11 筛粉 3.2.12 称量与包装 3.2.13 设备清洗程序 3.3 检验乳粉的质量4 物料衡算及设备计算、选型 4.1 物料衡算 4.1.1物料质量计算 4.1.2 浓缩过程的物料计算 4.1.3 干燥过程的物料计算 4.1.4 包装所需物料 4.2 浓缩阶段计算摘要关键词 脱脂乳粉；工艺设计；双效真空浓缩罐；离心式喷雾干燥塔本设计主要是进行日处理 30吨鲜奶的脱脂乳粉厂的设计。首先，在了解资源和市场的基础上，提出了建厂的可行性研究报告;其次，对日处理鲜奶30吨脱脂乳粉进行了配方设计以及工艺条件的选择和论证；另外，对生产车间进行了物料和能量衡算，并且对车间的工艺设计和设备选型也进行了计算，特别采用了离心式喷雾干燥塔，大大节约了能源，并且单独设计了双效真空浓缩罐。第三，本设计对辅助设施进行了计算及选型；同时，对公用系统和人员定额也进行了估算;最后，本设计还作了必要的成本核算及经济效益分析。整个设计充分考虑了目前的经济状况和今后发展的需要，从节能的角度出发选择设备。生产流程充分考虑到机械化、自动化水平，技术上先进、可靠，布局上合理、规范。 1 引言 1.1 脱脂乳粉产业特点及市场分析乳含有丰富的高质量蛋白、 乳脂肪、 糖类化合物以及几乎全部已知的维生素、 大量的矿物质、 免疫活性因子等营养成分。营养学家研究表明 ,乳中的钙和蛋白质是人体最重要的基本营养素 ,其它物质也是人体生命活动所需的重要成分 ,乳的生物学价值(人体生理上的利用率)为 85 % ,消化率为 98 %。因其营养全面且易被吸收 ,乳及乳制品被认为是 “接近完善的食品”。脱脂乳粉以乳为原料，添加或不添加食品营养强化剂，经脱脂、浓缩、干燥制成的蛋白质不低于非脂固体的34%，脂肪不低于2%的粉末状产品。因脱脂乳粉含脂率很低，产品不易氧化，耐贮藏，脱脂乳粉是一种广受欢迎的健康速溶粉体食品，它的产量保持上升趋势。另外，由于食品工业的发展，作为食品加工原辅料的脱脂乳粉需求量也在增加。牛乳中含大量的水分及脂肪，容易滋生腐败微生物，储存期短。将其加工成脱脂乳粉后可以很好的延长货架期，并且保留了牛乳中大量的营养物质，对人体有很重要的营养作用。牛奶脱脂后加工而成，口味较淡，适于中老年、肥胖和不适于摄入脂肪的消费者。牛乳的浓缩干燥单元操作是乳品工业中消耗热源最多的工程。在能源日益匮乏的今天，研究浓缩、喷雾干燥过程中的节能技术也有着长远意义。本设计即是对中小液体乳生产企业的规划设计进行探讨。2 脱脂乳粉的标准 2.1 脱脂乳粉的理化指标项目蛋白质%脂肪，%蔗糖，%复原乳酸度，OT水分，%不溶度指数，ml杂质度，mg/ml脱脂乳粉 非脂乳固体的34 2.0 20.0 5.0 1.0 16非脂乳固体=100（%）-脂肪实测值（%）-水分实测值（%） 2.2 脱脂乳粉的卫生指标项目铅mg/kg铜mg/kg硝酸盐（以NaNO3计）mg/kg亚硝酸盐（以NaNO2计）mg/kg酵母和霉菌cfu/g脱脂乳粉 0.5 10 100 2 50项目黄曲霉毒素M1 g/kg菌落总数cfu/g大肠菌群MPN/100g致病菌（指肠道致病菌和致病球菌）脱脂乳粉 5.0 50000 90不得检出 2.3 脱脂乳粉的感官特征项目色泽滋味和气味组织状态冲调性脱脂乳粉成均匀一致的乳黄色具有纯正的乳香味干燥、均匀的粉末经搅拌可迅速溶解于水中，不结块3 脱脂乳粉的生产工艺流程及工艺要点3.1 脱脂乳粉的生产工艺流程原料乳的验收预处理初次杀菌离心净乳脱脂乳预热杀菌冷 却浓 缩喷雾干燥出粉、冷却筛 粉称量与包装入 库稀奶油杀菌冷冻贮藏分离灌装3.2 脱脂乳粉的生产工艺要点3.2.1 原料乳的验收（1）感官指标色泽：正常牛乳应为乳白色或微带黄色，不得有红色、绿色或其他颜色。滋气味：正常牛乳具有新鲜牛乳固有的香味，无其他异味。组织状态：正常牛乳呈均匀的胶态流体，无沉淀、无凝块、无杂质、无异物等。（2）理化指标项目指标脂肪质量分数（%）蛋白质质量分数（%）相对密度（20/4）酸度（以乳酸计）（%）杂志度/（mgkg-1）汞质量分数/（mgkg-1）六六六、滴滴涕质量分数/（mgkg-1）3.102.95 1.0280 0.16240.010.1（3）微生物指标分级细菌总数/（104 cfuml-1）I50II100III200IV400一般原料乳的相对密度为1.0281.032（20），酸度不超过20oT，含脂率不低于3.1%，乳固体不低于11.5%，杂菌总数不超过200000cfu/ml。3.2.2 预处理（1）原料乳的冷却将乳迅速冷却是获得优质原料乳的必要条件。刚挤出的牛乳，其温度为3236，最适合微生物生长繁殖。如果不及时处理，乳中的微生物将会大量繁殖，酸度迅速升高，牛乳的品质降低，使牛乳变质。因此，刚挤出的牛乳应迅速冷却，以保持其新鲜度。（2）原料乳的净化原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可以采用过滤净化或离心净化等。简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱布进行，进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。使用离心净乳机可以显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前。本设计中牛乳先经过双联过滤器，然后再经过净乳机，从而实现原料乳的净化。本工厂采用管式过滤器，目数在80目左右。3.2.3 脱气刚挤出的牛乳约含5.5%7%的气体；经过贮存、运输和收购后，一般增加到10%以上，而且大部分为非结合的分散气体。这些气体对乳品加工过程和产品质量会产生一些不良影响：影响牛乳计量的准确性；使巴氏杀菌机中结垢增加；影响分离效率；影响奶油的产量；使脂肪球聚合；使牛乳中的乳清析出等。3.2.4 初次杀菌在许多大型乳品厂，不可能在收购鲜奶后立即进行巴氏杀菌或加工。因此，有一部分乃必须得在大贮乳罐中贮存数小时或数天。在这种情况下，虽然有现代化的制冷技术，但微生物有足够的时间繁殖并产生酶类，而且微生物产生的副产物有时是有毒的；此外，微生物还会引起牛乳中某些成分分解，使PH下降。因此，当原料乳到达乳品厂时必须尽快的进行热处理，尤其是原料质量比较差时。3.2.5 分离牛乳中脂肪的比重平均为0.93，脱脂乳的比重为1.060，要使牛乳中3%5%的脂肪分离出来，则可根据乳脂肪与脱脂乳比重的不同采取离心分离法进行分离。牛乳预热温度达到50上下既可分离，脱脂乳的含脂率要求控制在0.1%以下。牛乳的离心分离是藉牛乳分离机分离钵的高速旋转所产生的离心力,将比重不同的脱脂乳和稀奶油分开，分出的稀奶油储存在储罐中。配置1台15.0t/h牛奶分离机组成预处理生产线。3.2.6 预热杀菌杀菌方法一般采用高温短时间杀菌法，或超高温瞬时杀菌法。如果采用板式或管式杀菌器时，通常使用的杀菌条件为8085，保持30s或90，保持24s。如果采用超高温瞬时杀菌装置，则为120150，保持12s。3.2.8 浓缩原料乳经过杀菌后，应立即进行真空浓缩。一般大约浓缩到原料乳体积的1/4，这时牛乳的浓度约为1216oBe（50），乳固体物含量约为40%50%，通常当浓缩到终了时都要测定浓度或黏度，最后确定浓缩终点。浓缩的优点：1）经济效益好，成本低 真空浓缩锅中，蒸发1kg 水分需要消耗约1.1kg 加热蒸汽；双效降膜蒸发器需0.39kg加热蒸汽；喷雾干燥室内每蒸发1 kg 水分，需要2.5-3.0kg加热蒸汽2) 真空浓缩对乳粉的物理性状有显著影响 浓缩后乳粉粒子粗大，有良好的分散性和冲调性3) 真空浓缩可改善乳粉的保藏性4) 浓缩后，乳粉颗粒致密，密度大对包装有利3.2.9 喷雾干燥在喷雾干燥设备内，浓缩乳依靠机械力（离心力）的作用，通过雾化器成为雾状微粒（其直径约为1010000m），并与干燥介质接触，在接触的瞬间进行强烈的热交换与物质交换，使浓缩物料中的水分绝大部分在短时间内被干燥介质带走，完成干燥。特点及原理： 喷雾干燥是喷雾和干燥的密切结合，用单独一次工序将浓缩乳干燥成乳粉。 采用机械力量，通过雾化器将浓缩乳在干燥室内喷成极细小的雾状乳滴，使比表面积大大增加，同时与热空气接触，水分瞬间大量蒸发。 可将物料中含有50-70%水分迅速干燥成为水分为2.0% 左右的粉状成品优点 干燥速度快，物料受热时间短 干燥过程温度低，乳粉品质好 调节工艺参数，可以控制成品的质量指标 在密闭空间内干燥，产品不易受污染，产品杂质度很低 操作控制方便，适合于连续化、自动化、大型化生产3.2.10 出粉、冷却在喷雾干燥室内的乳粉，要求迅速连续不断的卸出并即使冷却，不应长时间积存在干燥室内，以免受热过久，降低乳品质量。乳粉要求迅速卸出、及时冷却（30以下），其原因 受热过久导致游离脂肪过多，易氧化 还会影响乳粉的溶解度和色泽 乳粉在高温状态下放置，水分含量高3.2.11 筛粉通过筛粉可以去除乳粉中的杂志、焦粉或硬块、潮粉粒块；同时可以使乳粉自然冷却，乳粉中的粗、细粉混合均匀。3.2.12 称量与包装乳粉很容易吸湿、结块，以致变质。所以经过冷却、筛粉的乳粉必须进行称量包装。其包装不仅限于乳粉的吸湿因素，还有其他目的，如便于携带、利于运输和储藏、防止乳粉的香味散失、防止一切的外界污染、利用包装的图画吸引消费者等。用自动称量机采取重量法包装。包装容器使用前应消毒，内外表面保持清洁。包装应严密，不发生渗漏或破裂，不得二次污染。包装室：18-20，空气相对湿度75%以下包装过程中影响产品质量的因素 乳粉的温度28 以下 包装室内湿度的影响 包装时除去空气的重要性3.2.13 稀奶油的杀菌稀奶油的杀菌温度与时间有以下几种方法：72，15min；77，5min；8285，30s;116，35s。3.2.14 稀奶油的灌装将稀奶油冷却后立即进行装瓶，本设计选用的是玻璃瓶。3.2.15 冷冻将灌装后的稀奶油用传送带式冻结装置进行冻结。冻结有利于保持稀奶油的质量和风味。3.3乳粉的质量检验成品由检验员根据产品标准要求，对产品进行有关感官、理化、冲调性、复原乳酸度和微生物指标进行检测。符合标准后方可出厂。4 物料衡算及热量衡算4.1 物料衡算4.1.1 牛乳中主要化学成分及质量分数表4-1牛乳中主要化学成分及质量分数水分 总乳固体 脂肪 蛋白质 乳糖 无机盐87.0% 13% 4% 3.4% 4.8% 0.8%脱脂乳粉中主要物质及质量分数：表4-2脱脂乳粉中主要物质及质量分数水分 总乳固体 脂肪 蛋白质 乳糖 无机盐 4% 96% 1.5% 35.15% 53.45 5.9%工厂实行三班制，有效工作时间为18h，则每小时工作量Fo=30000/18=1666.67 kg/h脱脂乳粉的总质量：=2857.14 kg分离出含脂率30%的稀奶油的质量：=3857.14 kg稀奶油流量： kg/h4.1.2 浓缩过程物料衡算浓缩前水分的量：V=3000087%-2857.141.5%=23400kg浓缩前水分含量：W=浓缩前物料的流量：F=1666.67-214.29=1452.38kg/h设浓缩后乳固形物的浓度为48%，水分含量52%浓缩后物料的量： kg/h蒸发的水量： kg/h4.1.3 干燥过程物料衡算设干燥后乳固形物的浓度为96%，水分含量为4%干燥后物料的量： kg/h蒸发水量： kg/h4.1.4 包装（1）稀奶油：包装采用玻璃瓶250g/瓶，大包装12瓶/箱小包装：瓶大包装：箱（2）脱脂乳粉包装采用500g/袋，大包装为24袋/箱小包装：袋大包装：箱 5 热量衡算及传热面积计算5.1 浓缩阶段计算混合料液原浓度为13%，浓缩至干物质为48%设第一效出料浓度为27.5%，二效出料浓度为48%一效蒸发水量：kg/h二效蒸发水量：kg/h5.1.1物料比热计算牛乳中各干物质含量如下表所示表4-3 牛乳中各干物质含量名称 蛋白质 脂肪 糖 水质量kg 1020 1200 1440 26100比热 0.5 0.5 0.3 1则原料的比热为：=0.9214 kcal/kg5.1.2 自蒸发系数一效：进料温度TF1=90 加热温度TS1=85蒸发温度T1=70相应汽化热r1=555.05 kcal/kg二效：进料温度TF2=65 加热温度TS2=70蒸发温度T2=48相应汽化热r2=566.21 kcal/kg5.1.3 蒸发器传热面积的计算一效：传热系数k1=1400 kcal/hm2 传热量:kcal/h温差T1= TS1- TS2=85-70=15传热面积m2选用452mm长5m的不锈钢管做蒸发管，取加热管余量系数为1.1 则d=45-22=41mm所需蒸发管数：根二效：传热系数k2=700 kcal/hm2传热量:kcal/h温差T2= T1- T2=70-48=22传热面积m2选用452mm长5m的不锈钢管做蒸发管，取加热管余量系数为1.1 则d=45-22=41mm所需蒸发管数：根5.1.4 面积蒸发倍数一效：kg/m2h二效：kg/m2h5.1.5 物料预热、杀菌及传热面积的计算（1） 第一段预热是以盘管形式在混合冷凝器内或专门预热器内 进料温度t1=6，出料温度t2=40 加热蒸汽温度t3=45，传热系数k1=1250 kcal/hm2则传热量Q1=FC(t2- t1)=1452.380.9214（40-6）=45499.58 kcal/h温差t1= t3- t1=45-6=39 t2= t3- t2=45-40=5对数平均温差传热面积m2使用252mm不锈钢管，则管长m取37m（2） 第二段传热面积 第二段预热是以盘管形式在二效加热器内 进料温度t2=40，出料温度t4=60 加热蒸汽温度TS2=70，传热系数k2=1300 kcal/hm2则传热量kcal/h温差t1= TS2 t2=70-40=30 t2= TS2- t4=70-60=10对数平均温差传热面积m2使用252mm不锈钢管，则管长m取19m（3） 第三段传热面积第三段是以盘管形式在一效加热器内 进料温度t4=60，出料温度t5=70， 加热蒸汽温度TS1=85，传热系数k3=1300 kcal/hm2则传热量kcal/h温差t13= TS1 t4=85-60=25 t23= TS1- t5=85-70=15对数平均温差传热面积m2使用252mm不锈钢管，则管长m取9m（4） 第四段传热面积、 第四段是以列管式换热器，即为杀菌管 进料温度t5=70，出料温度t6=94 加热蒸汽温度t7=10445，传热系数k4=1600 kcal/hm2则传热量 kcal/h温差t14= t7- t5=104-70=34 t24= t7- t6=104-94=10对数平均温差传热面积m2使用252mm不锈钢管，则管长m取18m5.1.6 热压泵的计算 已知：工作蒸汽压Po=6atm 大气压力P=760mmHg 吸入气体压力P1=235mmHg=0.309atm 排出气体压力P2=540mmHg=0.71atm 则（1）吸入热压泵气体量（二效加热蒸汽取30%余量） kg/h （2）压缩比 （3）膨胀比 （4）抽气系数：根据K=2.3，E=19.4，查得=0.8 工作蒸汽消耗量kg/h5.1.7 水力喷射器尺寸的计算（1）喷嘴各部分尺寸 咽部直径mm 入口处直径d1=5d=513=65mm 出口处直径d2=cd c=0.54lgE2.64=1.84，取c=2 d2=cd=213=26mm 咽部长度L=1.2d=1.213=15.6mm取L=16mm 收缩部长度mm，取46mm扩张部长度mm，取50mm（2）扩散管各部分尺寸 咽部直径mm，取D=54mm 入口处直径D1=1.5D=1.554=81mm 出口处直径D2=1.8D=1.854=97.2mm 咽部长度L=3D=354=162mm 收缩段长度L1=5D=554=270mm 扩张段长度L2=5D=554=270mm（3）喷嘴出口到扩散管入口距离A值的计算蒸汽自由喷射流长度其中实验常数，对弹性介质取0.070.09，本设计取0.09mm蒸汽喷射流在距离喷嘴出口Lc处的截面直径dc=1.55d2（1+）=1.5526（1+0.6）=64.48mm取dc=65mm5.1.8 冷却水用量 设冷却水初温为20，终温为40 已知一效、二效不凝气体由不凝气管进入冷凝器的量均为V=100kg/h 第一段预热管传热量为Q1=45499.58 kcal/h 45时二效二次蒸汽热焓为I1=613.76 kcal/h 70时二效二次蒸汽热焓为I2=631.5 kcal/h 二效二次蒸汽热焓的量为V2=293.23 kg/h 冷却水消耗量 kg/h5.1.9 热量平衡5.1.9.1 给热已知加热蒸汽温度在104时相应潜化热为r3=536.3 kcal/kg 则杀菌器的蒸汽消耗量为 热压泵蒸汽耗量为Go=514.25 kg/h 工作蒸汽热焓为I3=655.6 kcal/kg（Po=6atm） 则 kcal/h5.1.9.2 耗热 1、冷凝水带出的热量Q1: 已知：一效蒸发水量为V1=765.80kg/h 加热蒸汽量：W1= Go+W=574.12kg/h 冷凝水排出的温度：t一效=88，t二效=78 冷凝水的排出量： 一效杀菌器：W2=Go+W+Gm=514.25+59.87+411.40=985.52kg/h 二效杀菌器：W3=V1-Gm=765.80-411.40=354.40 kg/h 则Q1=W2t一效+W3t二效=985.5288+345.478=114368.96 kcal/h 取114000 kcal/h 2、物料带出热量Q2 出料温度为t出=50 出料量为W=F-V=1452.38-1059.03=393.35 kg/h 浓缩后各物质含量如表4-4所示表4-4 浓缩后各物质含量 名称 蛋白质 脂肪 乳糖 水分 质量kg 1020 42.86 1440 3681.76 比热 0.5 0.5 0.3 1 则浓缩后物料的比热为： kcal/h则Q2=Wt出C=393.35500.6561=12903.85 kcal/h3、冷却水带走的热量Q3： 冷却水排出量WL=8871.40kg/h取9000kg/h初温为20，终温为40Q3=WL（40-20）=900020=180000 kcal/h 4、设备散热Q4 按设备蒸发耗热的5%计算 Q4=（V1r1+V2r2）5%=（765.80555.05+293.23566.21）5%=29554.35 kcal/h 取30000 kcal/h5、总耗热为： Q耗= Q1+ Q2+ Q3+ Q4=114000+12903.85+180000+30000=336903.85 kcal/hQ给Q耗 所以设计合理5.2 干燥阶段计算5.2.1 喷雾干燥塔空气消耗量计算 计算依据：新鲜空气的温度t0=20 相对湿度 热风温度t1=150 排风温度t2=78 由t0、在I-X图上查得新鲜空气的湿含量为X0=0.0118 kg水/kg干， 其热焓为I0=11.25kcal/kg 空气在预热过程中不变进入干燥塔时热空气的湿含量为X1=X0=0.0118 kg水/kg干 由t1、t2在I-X图上查得进入干燥塔的热空气焓I1=44 kcal/kg 排出干燥塔的废气湿含量X2=0.039 kg水/kg干1、通过干燥设备的绝对干燥的空气量为 kg干/h 2、单位绝干空气耗量（一千克干空气为基准） kg干/h 3、喷雾干燥消耗的湿空气体积为V0=v0G v0为冷空气的比热容 m3/h V0=v0G=0.8627230.88=6233.02 m3/h 4、离开喷雾干燥器的湿空气体积为V2=v2G v2为废气的比容 m3/h V2=v2G=1.0767230.88=7780.43 m3/h 5、进排风量的比较 排风量比进风量大24.8%，符合乳品生产中干燥塔负压的要求，是合理的。5.2.2 喷雾干燥设备的热量衡算 1、总的给热量kcal/h 2、耗热（1）蒸发水分所需热量为 式中 为乳进料温度45 q1=196.68（595+0.4678-45）=115230.88 kcal/h （2）将奶（48%）由45升至60所需的热量（壁温取60） 式中Cm=Cs+C2Cw，其中 kcal/h kcal/kg q2=196.680.748（60-45）=2206.75 kcal/kg （3）干燥塔热损失为q3=kwFwt kw为干燥器壁的表面同空气之间的传热系数 kcal/kg Fw为干燥器与周围空气接触的表面积 m2 t=t壁-t空=60-20=40 q3=9.962.840=24868.8 kcal/h 取24869 kcal/h （4）废气带出的热量 q4=G（0.24+0.46X0）(t2-t0) =7230.88（0.24+0.460.018）（78-20）=104119.21kcal/h （5）Q耗=q1+q2+q3+q4=115230.88+2206.75+24869+104119.21 =246425.84 kcal/h Q给Q耗，本设计的干燥塔热量基本平衡。6 设备尺寸计算及选型6.1蒸发罐的结构尺寸计算6.1.1 加热管和管板设计1、管径和管数 经计算，已知选452mm，长5m的不锈钢无缝钢管作为蒸发管，一效的蒸发列管数为Z1=33根，二效的蒸发列管数为Z2=18根2、排列方法：正三角形排列6.1.2 验算实际传热面积和余量 1、实际传热面积 一效：F实1=330.0415=21.24m2 二效：F实2=180.0415=11.59m2 2、验算余量 一效： 有12%的余量 二效： 有14%的余量 一、二效均符合要求6.1.3 预热部分管子规格和盘管计算 1、尾部预热器 本设计采用252mm的不锈钢管，经计算知管长l1=37m设混合冷凝容器的内径为700mm,则蛇管的外管直径 Do=d-200=700-200=500 每组蛇管间距t=2d外=225=50mm 同一组中各蛇管间的垂直距离h=1.5d外=1.525=38mm 内圈蛇管直径do=Do-2t=500-250=400mm 每圈蛇管长度：mm=1.57m mm=1.27m 又蛇管总长度为l1=37m则 m , m蛇管圈数 圈数管高度H=nh=3138=1178mm=1.18m2. 一、二效预热管的设计计算（1）一效壳径的计算 由于采用胀管法，则管间距t=1.3d外=1.345=58.5mm，则最外圈直径（中心圈）：D1=25tcos30=2558.5cos30507最外管中心到壳体内径距离为h1=1.3d外=1.345=58.5mm则壳体内径为D内1=D1+2h1=507+270=647mm 壁厚取8mm，则D内为700mm。（2）一效预热盘管的设计由以上可知取252mm的不锈钢管长l3=9m则d2=D+2d=507+270=647mm 每圈蛇管长度 m 盘管圈数，取5根 蛇管高度ho=2d外=225=50mm H=nho=550=250mm 壳体外径：盘管距壳体100mm，壳厚8mm 则D外1=d2+2100+28=647+2100+28=863mm 取900mm（3）二效壳径 胀管法t=1.3d外=1.345=58.5mm D内2= t（b-1）+2 t=58.5（7-1）+258.5=468mm取470mm其中b取7 盘管外圈中心直径为d3= t（b-1）=58.5（7-1）=351mm D外2= D内2+28=426+16=484mm，壁厚取8mm，D外2取500mm（4）二效预热管 由上计算可知，l2=19m则d4=d3+250=351+100=451mm，每圈蛇管度 蛇管圈数 取14。蛇管高度ho=225=50mm 壳体外径到壳体内径距离100mm，壳厚8mm 则D内2=d4+1002=451+200=651mm D外2= D内2+28=651+16=667mm，取700mm6.1.4 加热室与分离室之间的汽热混合物管计算 本设计中此通道采用长方形截面通道（b=2a） 汽液流速=25m/s=90000m/h1、一效：V1=765.80kg/h，蒸发温度T1=70，相应的比热容为C1=5.502m3/kg 则相应的二次蒸汽体积V一效=V1C1=765.80 5.502=4213.43 m3/h 面积： m3/h 则 mm，b1=2a1=306 mm2、二效：V2=293.23kg/h，蒸发温度T2=45，相应的比热容为C2=15.28 m3/kg 则相应的二次蒸汽体积V二效=V2C2=765.80 5.502=4213.43 m3/h 面积： m2 则 b2=2a2=316 mm6.1.5 二效整齐管径的计算1、一效：气体流速1=25m/s=90000m/h 加热蒸汽量G1=Go+Gm=514.25+411.40=925.65kg/h 加热蒸汽温度TS1=85，相应的比容C1=3.065 m3/kg则二次蒸汽体积V1=G1C1=925.653.065=2837.12 m3 m2 ，直径 m 2、二效：气体流速2=16m/s=57600m/h 加热蒸汽量G2=V1-Gm=765.80-411.40=354.4kg/h 加热蒸汽温度TS2=70，相应的比容C2=5.502 m3/kg则二次蒸汽体积V2=G2C2=354.45.502=1949.91 m3m2 ， 直径 m6.1.6 杀菌器的计算1、根据以上计算，杀菌器长l4=18m，取每根长5m，则所需管，取4根2、排布：采取同心圆排布管间距t0取1.3d外，则t0=1.325=32.5 mm6.1.7 保温管的计算 取物料的密度为1.032，物料在保温管中停留的时间取24s，设管长3.5m，则m/s=525m/h 体积流量dm3/h=1.407m3/h 传热面积m2 mD=2R=20.029=0.058=58mm6.1.8 蒸发罐的强度计算 本设计的双效降膜蒸发器为真空条件操作属于外压容器，其强度计算如下： 1、一效蒸发器 上部：外径D上=900mm，壁厚=8mm，长L=2000mm 则mm LL上，蒸发器为短圆筒式 真空容器为外压容器，p=1atm 临界壁厚 其中：E弹性模数（材料的）不锈钢件，E=2.1106kg/cm2 C腐蚀强度，不锈钢取0 则cm=3.9mm 本设计是合理的 2、二效蒸发器上部：外径D上=700mm，壁厚=8mm，长L上=2000mm 则mm ，蒸发器为短圆筒式 真空容器为外压容器，p=1atm 临界壁厚：cm=3.39mm ， 本设计是合理的 下部： 外径=500mm，壁厚=8mm，长=3000mm 则mm ，本设计为短圆筒式 临界壁厚cm=3.3mm ，本设计是合理的。6.2 喷雾干燥塔尺寸计算6.2.1离心喷雾设备液滴的大小与射程 设计依据：本设计采用沟槽式离心盘 孔眼直径d=0.003m 孔眼数目n=24进料量G1=393.35 kg/h 转盘转数n=10000转/分=167 r/s 离心盘半径R=140mm 液滴表面张力=0.005kg/ms 物料密度n=1076kg/m3 （1）液滴的射程 m （2）雾滴直径的计算 式中：x由Mp确定的系数 物料密度料液表面张力Z沟槽的数目 h沟槽的高度料液的黏度Mp沟槽的周边润湿率 ，l润湿周边长度l=ndkg/sm离心盘的进料温度为45。浓度为48%则=0.0015pa/s，=0.07N/m,h=d/2=0.0015m,=1124kg/m3由于Mp0.33，x取0.4 （3）液滴离开离心盘的速度 a、径向速度 b、切向速度 m/s c、合速度 m/s6.2.2干燥室尺寸计算（1）干燥室直径D=2.25S=2.252.18=4.91m，取5m（2）干燥室有效容积，式中q为干燥时的容积干燥强度 q=0.03TB-1=3.5kg/m2h （TB为进入干燥室的热风温度）m3（3）干燥室截面风速 m2其中：v1热空气的比容 v