1、第四节 板式换热器 一、用途：用于物料的高温短时杀菌或超高温瞬时杀菌，也可用于物料的冷却。二、工作原理：由于板式换热器的主体部分，是由许多具有花纹的换热板依次重叠在框架上压紧而成，板与板之间具有一定间隙，构成流体的通道，当参与热交换的两种物料在两板间流动时，就通过换热板进行换热。由于板的面积大，流动的液层又薄，所以热交换效果很好。 三、结构： 1、板式换热系统的组成：板式换热器、温度调节系统、回流阀、奶泵、热水泵、回流槽、温度保持器、记录仪。2、板式换热器的结构：传热板悬挂于导杆上，前端有固定板，后边有压紧板和压紧螺杆，旋转压紧螺杆，可使压紧板与各传热板叠合在一起，板与板之间用板框橡胶垫圈保证

　　2、密封，并使两板间有一定间隙，调节垫圈厚度可改变两板的间隙，改变流体通道大小。在每块板的四个角上各开有一孔，借角孔垫圈和周边圈，可使四个孔中的两个与板面一侧相通，另两个与另一侧相通，使冷热流体通过板的两侧，通过板面进行热交换。3、传热板的结构：（1）分类：传热板是板式换热器的主要部件，其种类、形状、尺寸较多。（常用的为平直波纹板）基本分类A、沟道板：有螺旋形或曲折的道沟，是*老的方法，目前已被新结构所淘汰。B、单流板：流体进入传热片后按单一方向流动，不像沟道片那样在同一板内要反复1800。这种传热板由于冲压的花纹不同，使流体造成不同形状的湍流，大致可以分为两种：一为波纹板(条流)，二为网流板(网

　　3、流)。C、有衬垫的平板(筛片及平片组合)。其它方法分类在同一台设备内，按各种传热片用途分：A、串联片； B、分界片； C、端面片等。按密封垫圈所在位置分成：A、双面的； B、单面的； C、平片等。按密封垫圈相对位置分成：A、左面的； B、右面的。按进口和出口的相对位置及液流在金属片内流动的总方向分成：A、直流的； B、对角线流动的。 （2）形状及尽寸：它是由11.2mm厚的不锈钢板冲压而成，其横向为条状，纵向为波纹状（梯形波纹），使液体的流向、速度多次变化。为防止板在使用时变形，在板的表面冲有间隔的凸缘，形成多支点支承。板的长宽比直接关系到流体在进口处的扩张，在出口处的收缩情况及通过传热面时

　　4、的均匀性，一般为（3）：，常用的长为mm，宽为mm。 （3）板的密封：根据其用途不同，可将密封垫圈分为周边垫圈与角孔垫圈。 周边垫圈：根据流体流过金属板表面的方式不同，可分为： 单侧直流，对角斜流（区别？）角孔垫圈 （如右图）分体式、整体式（4）板的安装要求：由于板间距很小（一般为410毫米），若安装时不注意，在垂直方向产生了相对位移，就可能造成两片接触，或使缝隙变得很窄，使流体无法通过，或通过时阻力很大。如图所示当=600，片间距为3毫米，而倾斜部分距离为1.5毫米。若垂直方向移动l毫米时，将使一端缝隙减小为0.65毫米，而另一端则增大到2.37毫米，因而引起流速

　　5、变化，增加流动阻力。因此要求在安装时，平片在导杆上垂直位置(各片上下位置)，其误差± 0.20.25毫米。对薄片加工时也有一定要求，如金属片基面的不平直度沿任意方向测量不得大于0.5，对0.21米2薄片在35个波纹节距中任何两个横向凹凸间的距离极限偏差不得大于±0.03毫米，横向波纹与纵向凹槽的垂直度偏差在28毫米以上，误差不大于±0.1毫米。四、特点： 1、有较高的传热效率。 2、结构紧凑，占地面积小，单位体积可容纳较多的传热面。 3、有较大的适应性，可根据工艺条件，生产能力调整。 4、适宜于处理热敏性物料（薄层、快速）。 5、便于清洗（易折卸）。 6、热利用率

　　6、高、热回收率高达7585%。 7、能自动调节，操作安全。8、垫圈易老化。五、高温短时巴氏杀菌流程及操作：（以牛乳为例）1、原料奶(设温度为50C)，由贮奶缸流入平衡槽3，通过浮球阀控制，保持槽内液位一定。2、由奶泵6将牛奶送到热回收段17，使50C的牛奶与杀菌后的奶进行热交换而被预热到600C左右，杀菌后的奶被冷却。经过热交换而得到预热的牛奶，通过过滤器18，进入加热杀菌段19，由蒸汽或热水加热到杀菌温度(如850C)。3、杀菌后的牛奶通过温度保持槽28。保持约1516秒，然后流到分流阀23，其作用为控制杀菌牛奶是否到达杀菌温度850C。如到850C，则分流阀会自动将杀菌后牛奶送至热回收段，如

　　7、末到850C，则分流阀也会自动将奶送回平衡槽。4、杀菌后奶经热回收段后，温度降低到C左右，再进入冷水冷却段15和盐水(冰水)冷却段11，温度降低到100C左右，作为消毒牛奶流出，和送往装罐段8。如果是生产乳粉或炼乳，杀菌后，不经过冷却直接送浓缩处理。在冷却段分别设有冷水、冰水的循环系统，并能进行冷却后牛奶温度、冷水及冰水温度的测量和控制等。 该种装置的流程，还可以取消冷水冷却段，改用冷牛乳(50C)，能提高热回收率，减少生产上冷水耗用量。 在这种装置热回收段后，可设置另一个奶泵，当牛奶由平衡槽出来通过奶泵6，将牛奶送到热回收段至新设置的奶泵止，这时开动此泵，停止奶泵6输送。其目的是可

　　8、以造成流入热回收段的冷牛奶为负压，而杀菌后的奶处于加压状态，万一发生泄漏时，只能是杀菌后的牛奶混入到原料乳中，而不致于未经杀菌的冷牛奶混入到杀菌后的牛奶中去。六、工艺计算：一般来说，工艺计算其内容大致包括热工计算，流体力学计算等。通过计算便于我们进行设备设计、选择、验算等，确定生产能力，寻找*合理的操作条件。例：设有一板式热交换器，由四个分段组成。一个用热牛奶预热冷牛奶的预热段，一个热水杀菌段，一个冷水冷却段，一个冷盐水冷却段。已知：（1）牛奶起始温度t1，（2）杀菌温度t3，（3）牛奶经冷水冷却后温度t5，（4）牛奶*终冷却温度t6，（5）热水起始温度tc，（6）冷却水温度tB,(7)冷却盐

　　9、水温度tp，（8）牛奶比热C，（9）热水及冷水比热CB，（10）盐水比热Cp，（11）热水量M为牛奶量W的4倍，即M=4W，（12）冷水量M,为牛奶量W的3倍，即M,=3W，（13）盐水量M,为牛奶量W的2倍，即M,=2W，（14）生产能力G，（15）单板工作面积f，（16）板的有效宽度b，（17）两板间隙h，（18）热回收率=(t2-t1)/(t3-t1)=0.8。问：如何组装该设备。解：1、作出四段式简明流程图：2、计算出各未知温度：(1) t2: =80% =(t2-t1)/(t3-t1)=0.8(2) t4: WC(t2-t1)=WC(t3-t4)(3) tc: WC(t3-t2)=M

　　10、CB(tc-tc) M=4W(4) tb: WC(t4-t5)=MCB(tB-tB) M=3W(5) tp: WC(t5-t6)=MCP(tp-tp) M=2W3、确定平均温差：（1）预热段：t1=t4-t1 t2=t3-t2（2）杀菌段： t1=tc-t2 t2=tc-t3（1） 冷水冷却段： t1=t4-tB t2=t5-tB （2） 冷盐水冷却段： t1=t5-tp t2=t6-tp 比较以上各段t1、t2，并计算出各段平均温差tm 当t1/t2<2 时 tm=(t1+t2)/2 当t1/t22时 tm=(t1-t2)/ln(t1/t2) 4、选取各段传热系数K值：查经验数值（1）K预=1315 千卡/米2·时·（2）K杀=1570 千卡/米2·时·（3）K冷水=1140 千卡/米2·时· （4）K盐水=960 千卡/米2·时·5、计算各段传热面积F： Q=WC（t2-

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