换热设备相关资料

• 2．工作过程
• 燃料燃烧：燃料从加煤斗经炉排送入炉膛内燃烧，烟气从炉 膛上部的隔火墙进入对流管束后，再通过锅炉尾部烟道中的 省煤器和空气预热器，最后由引风机排人大气。
• 水的循环：锅筒中的水经对流管束下降到下锅筒，然后通过 各个联接管，分别进入前、后、左、右的下集水箱，再从各 水冷壁管上升送人上锅筒；在上锅筒中所产生的蒸汽，经汽 阀输出；另一个循环路线是流入下锅筒的水经前方上升管束， 进入上锅筒。
二、烟气加热的空气预热设备
• （一）管式热风炉
• 图7-7为多程管式换热器，综合传热系数50～63kJ（m2·h℃）。优点是结构简单 容易制造，设备费低。缺点是换热器易漏气，使用寿命短，不易清灰。
• 图7-7为LFS—13型热风炉，发热量 543MJ/h，送风量 4000m3/h最高风温130℃， 耗煤量70Kg/h，热效率73％。优点是热效率高，对燃料的适应性强，运行可靠， 占地面积小。缺点是风温不易控制。清灰较烦，金属耗量大。
• 省煤器是装在烟道内的换燃，利用烟气余热来预热锅炉给水。
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• 水循环：水由水泵加压，经省煤器预热后进人锅筒内，通过烟管加热，所生 蒸汽由上部输出，水则由锅筒两侧下降到底部，热后再经下降管6流人下集 水箱到水冷壁管，水、汽再上升到锅筒内，形成水的循环系统。
• 3．特点 这种锅炉的工作压力在1.3MPa以下，蒸发量为0.5—4t/h 。
（二）螺旋管式换热器
由壳体、螺旋管、蒸汽管、调节器和 输料泵等组成。螺旋管制成扁形，并缠 绕在壳体内的中心圆柱上。工作时液料 通过泵由液料人口进人螺旋管内，自下 向上流动，从出料管排出，装人瓶或罐 内。
蒸汽自上方输人壳内与螺旋管之间， 对管内的料液加热。这种换热器主要用 于果汁的巴氏短时杀菌，杀菌温度88～ 95°C，杀菌时间为20～60s。特点是结 构简单，操作方便，容易清洗，能连续 生产。
• （二）锅炉的类型、容量及台数 选择锅炉的类型和容量是根 据锅炉房的最大设计容量、蒸发压力、燃料的种类及发展规模 而定。参见表7－3。
• 锅炉房最大设计容量Qmax按下式计算：
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Qmax＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4 （t／h）
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式中 Q1一全厂各车间小时最大耗汽量；
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Q2一全厂生活用汽小时最大耗汽量；
第二节 工业锅炉
• 一、分类 • 工业锅炉按其容量、结构、所用燃料和按照方式等进行分类。工业锅炉的
类型见表7－2。
二、技术和经济性的指标
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（一）蒸发量 蒸发量是指蒸汽锅炉每小时产生的额定蒸汽量。单
位是“t/h”或“kg/h”。它表明锅炉容量的大小。热水锅炉每小时的产
热量，称为发热量，单位是“kJ/h”。
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（四）锅炉的效率 锅炉的效率是指锅炉用于生产蒸汽或热水的热量
占所消耗燃料的全部热量的百分比。它是锅炉的最重要的经济指标。一般
工业锅炉的效率为60％～80％。
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（五）煤水比 锅炉单位时间的耗煤量和所产生的蒸汽量之比，称为
该锅炉的煤水比，它与锅炉的型式、燃煤品种和运行管理情况有关，一般
为1：6—l：15。
2．工作过程 锅炉运行时，利用人工添煤，煤燃烧 所生高温烟气首先向炉胆和水冷壁传热，继而从炉膛出 口流出，横向冲刷对流耳管，同时加热锅壳外壁。烟气 绕锅壳半圈后，经烟箱由烟囱排出。锅炉受热面将吸收 的热量传递给锅壳上部的炉水，使水加热产生蒸汽。
3．特点 这种锅炉的优点是蒸汽空间较大，运行较 稳定；辐射兼对流加热，热效率较高；除垢和清灰都比 较方便；结构紧凑，安装、维修方便。其缺点是因辐射 受热面太大，不宜用水分和灰分多的劣质煤；金属耗量 大。它是一种小容量锅炉，蒸发量为0.2、0.4、0.7和 l.0t/h。
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• 3．性能和特点 RP6L-4O型单泵灭菌机的性能和主要技术参数是生产能 力为4000L/h蒸汽压力为800kPa，进料温度4～16℃，出料温度60～65℃， 高温灭菌温度115～135℃，高温保持时间为4s。该机的特点是采用超高 温瞬时灭菌，液料的营养和色香味损失很少；灭菌效率高，能利用余热、 节能效果好；在完全密闭的条件下操作，符合食品卫生要求；操作方便； 占地面积小。它是比较先进的灭菌设备。
• 换热器必须正确地安装，
• １．散热排管一般应直立水平安放，即蒸 汽进口在上部，汽、水出口在下部，
• ２．在数个散热排管组合使用时，所有进 汽管要并联连总蒸汽管道，不允许两个散 热排管串联。
• ３．连接散热排管进、出口的管道尺寸应 相同，
• ４．防止利用接管来支承换热器。
• ５．进汽口前的蒸汽管道上可按需要安装 压力表。
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（二）压力 蒸汽锅炉出汽口处的蒸汽额定压力（表压）或热水锅炉
出水口的热水额定压力（表压）称为锅炉的工作压力（Pa）工程制单位是
“kgf/cm2”或“大气压”。
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（三）温度 生产饱和蒸汽的锅炉只标明其工作压力，查表可得蒸汽
的温度。生产过热蒸汽的锅炉或热水锅炉，必须标明蒸汽过热器出口处过
热蒸汽的温度或热水出口处的水温。
• 3．进气反压 在达到杀菌的温度和时间后，即向杀菌器内送人压缩空气， 使杀菌器内的压力，略高于罐头内的压力，以防罐头变形胀裂，同时具有冷 却作用。由于反压杀菌，压力表所指示的压力包括器内蒸汽和压缩空气的两 种压力，故温度计和压力计的读数，其温度是不对应的。
• 4．进水和排水 当蒸汽开始进人杀菌器时，因遇冷所产生的冷凝水，由 排水管排出，随后关闭排水管。在进气反压后，即启动水泵，通过进水管向 器内供充分的冷却水。冷却水和蒸汽相遇，将产生大量气体，这时需打开排 气阀排气。排气结束再关闭排气阀。冷却完毕，水泵停止运转，关闭进水阀， 打开排水阀放净冷却水。
• 5．启门出车 冷却过程完成后，打开杀菌器门，将杀菌车移出，再装人 另批罐头进行杀菌。
（一）列管式换热器
按结构又分成固定板式、U 形管式和浮头式等。图 7-12 所示为浮头式，由壳体、浮头、传热 管束等组成。管束一端的管板以法兰与壳体相连接，另一端的管板可在壳体内移动。工作时液 料从管内往返流过，加热或冷却介质从管间流过。这和换热器的特点是可以补偿热膨胀，清洗 和维修方便，但结构复杂，造价较高。
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• （二）换热器
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1．结构与特点 换热器又称散热器，是热风系统中的主要装
置。它由数个散热排管、疏水阀、球阀和管道组成。
• 图7-5为加热蒸汽表压在29.4kPa以上，两个散热排管组合的一种 换热器配置。
• 图7－6为RSZ型散热排管，由三排交错排列的螺旋翅片管束组成， 散热管用无缝钢管，管外绕钢带，然后进行热镀锌制成，散热排 管上装有蒸汽进口和汽、水出口。
第七章 换热设备
• 第一节 热源与加热方式
• 一、热源的种类与特点
• 加热的定义：使物质温度升高的操作，使物质分子运 动动能增大的操作
• 加热方式：
①氧化反应---燃烧 ③光热转换，太阳能
②电热转换，焦尔热 ④摩擦生热
⑤能量转移，热泵，传热
• 加热作用：①减少水分，干燥 ②抑制微生物，杀菌
③生化作用，熟制
第四节 加热、冷却和杀菌设备
• 一、贮槽式换热器
• 中小乳品、食品厂，用 于液体物料的加热、冷 却与保温。由内胆9、外 壳、保温层、行星减速 器5和放料旋塞11等组成。 内胆用不锈钢制造，外 壳采用优质碳素钢，外 覆玻璃棉及镀锌铁皮保 温层。内胆与外壳间为 传热夹层，当夹层内通 人蒸汽或热水时，可对 贮存在内胆中的物料进 行升温或保温。
二、筒式换热器
（二）使用方法
• 1．准备工作 先将一批罐头装在杀菌车上，再送入杀菌器内，随后将门锁 紧，打开排气阀、泄气阀、排水管，同时关闭进水阀和进压缩空气阀。
• 2．供汽和排气 将蒸汽阀门打到最大，按规定的排气规程排气，蒸汽量 和蒸汽压力必须充足，使杀菌器迅速升温，将器内空气排除干净，否则杀菌 效果不一致。排气结束后，关闭排气阀。当达到所要求的杀菌温度时。关小 蒸汽阀，并保持一定的恒温时间。
• 能源种类：①固体燃料，煤，柴；
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②液体燃料，重油、煤油、柴油；
③气体燃料，液化石油气、天然气；
④电能； ⑤太阳能。
二、加热方式的种类、用途和经济性
• 加热方式基本有三种： • ①利用热源或燃烧燃料产生烟气，直接或间接对物料加热； • ②利用热源产生的蒸汽，通过换热器，将空气、水或油等先进行
预热，成为载热体（介质）再直接或间接对物料加热，前者主要 是介质与物料进行对流传热的过程，后者主要是介质再通过设备 中的器件（管、壁等）对物料进行传导加热的过程； • ③物体被加热产生电磁波，以辐射方式对物料加热。
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Q一通过过滤层的空气量(m3／h）。
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M一过滤强度，即滤层的单位面积所允许的空气负荷[m3／
(m2·h）]，一般为4000～8000[m3／(m2·h）]。
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空气通过滤层时之阻力．可按下式计算：
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Hf＝4.9 sv1.8
• 式中Hf－空气通过滤层时之阻力（Pa）；
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S一滤层之厚度（cm）；
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v一过滤速度（m／s）。
• （二）无管式热风炉 无 管式热风炉又称套筒式热 风炉。
• 这种热风炉的特点是炉体 除冷风罩外，所有金属面 都参加热交换，换热面积 大；炉蕊内壁焊有散热片， 能够强化换热、降低炉壳 体温度、延长使用寿命； 散热面多为垂直布置，减 少积灰；安装简便。但金 属耗量大、造价较高。 WR－22A型无管热风炉 的发热量为 920MJh，耗 煤量74kg／h，热效率为 60％。
• 3．特点 这种设备的蒸发量为6．5t/h以上，工作压力为 1．3MPa。优点是结构紧凑、运行稳定可靠、传热效果好，通 用化、系列化程度高。缺点是结构复杂，金属耗量大。
四、选 择
• （一）一般要求 ①燃料品种一致；②热负荷变化的适应性
和压火性能较好；③消烟除尘效果好，符合我国《工业‘三废’ 排放试行标准》④热效率高，燃料消耗少；⑤操作管理方便。 劳动强度小，自动化程度高。
• 回流：若经一次灭菌没有达到要求，可转动出料三通 旋塞，使料液回流贮槽，重新送人管内再次灭菌，直 达符合要求为止。
• 清洗：每班次灭菌结束时，将最后的料液通过进料三 通旋塞后，立即转动旋塞，使贮槽内的水流人，进行 清洗直到排出水变清为止，同时关闭蒸汽阀，并放净 加热器内的蒸汽。当连续使用时，每隔6～8h后，需进 行清洗。
• 优点：锅炉热效率较高，可达80％，体积小，安装简便，投资省，适于烧烟 煤和贫煤。
• 缺点：当负荷突然变大时，容易产生大量汽泡，使水、汽难以分离（称汽、 水共腾），火管容易结灰，维修不便。
（三）双锅筒横置式水管锅炉
• 1．结构 它由上下锅筒、对流管束、水冷壁管、集水箱、 下降管、排污管、链条炉排、加煤斗、炉墙和前后拱等部分 组成。辅助设备有省煤器，空气预热器，鼓风机，引风机， 给水、除灰，除尘等装置。
（二）卧式水、火管快装锅炉
• 快装是指锅炉的全部组装工作，包括砌炉墙、做锅炉保温层等都在制造厂内 完成，使用单位接到这种锅炉后，能很快地安装使用。
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1．结构 卧式快装锅炉由锅筒、前封头、前后管板、链条炉排、送风机、
省煤器、烟管、水冷壁管、下降管、集水箱等部分组成。
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2．工作过程
• 燃料燃烧：煤由链条炉排1连续自动地将送入炉内燃烧，火焰首先加热炉筒 的前半部和二侧的水冷壁管，然后穿过一侧火管束的管内，至前烟箱2再返 回穿过另一侧火管束，最后经省煤器5由送风机7从烟囱排出。
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（六）金属消耗率 锅炉的金属消耗率是指制造锅炉耗用的金属重量
与其额定蒸发量之比，工业锅炉的金属消耗率为2—6。
三、结构、工作过程与特点
（一）立式弯水管锅炉 由锅壳、炉胆、炉排、炉门、 水冷壁和对流耳管等组成。
1．结构 锅壳由钢板卷制焊接而成，用于安装锅炉 的部件。炉胆（炉膛）内布置有数根水冷壁，以增大炉 内的辐射受热面。锅壳外装有数根对流耳管，其上下两 端都与锅壳壁相连接，构成了锅炉的对流受热面。炉膛 底部装有炉排。
（三）套管式 • l 结构 它由供料泵、加热器、套管、贮槽、中间泵、
仪表和阀门等组成。
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2．使用和操作
换热器
• 清洗：向贮槽16内注清水，然后打开进料三通旋塞5的 循环通道，即关闭进料通道，启动供料泵，用清水洗 清灭菌机；当贮槽中的水将放尽时，再转动进料三通 旋塞5。
• 供料；与上述操作同时打开蒸汽阀门1，料液进人套管 8进行预热，再进人蛇形管内进行高温瞬时灭菌，然后 返回套管进行冷却，最后通过出料三通旋塞15输出。
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Q3一锅炉房自用汽量，一般取5％～8％；
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Q4一管网损失一般取5％～10％。
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第三节 空气预热设备
• 一、蒸汽加热的空气预热设备
• （一）空气过滤器 空气过滤器用于滤去空气中的尘埃、烟灰、
飞虫等杂质；它由多个过滤单体和框架组成。过滤面积由所需
风量确定，可按下式计算：
F Q
M
•
式中 F一过滤面积（m2）