供應(yīng)德孚DFM5-4麥芽汁冷卻可拆式板式換熱器
板式換熱器在飲料方面的應(yīng)用 　　
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1.板式換熱器在飲料行業(yè)中應(yīng)用的基本要求[２，３] 　　

飲料生產(chǎn)有其*的方式，突出地表現(xiàn)為:生產(chǎn)設(shè)備與水接觸多，所承受的濕度大；常在高溫或低溫下操作，設(shè)備處于大溫差的工作環(huán)境；與飲料及腐蝕性介質(zhì)直接接觸，對(duì)設(shè)備材質(zhì)磨損較大等。因此，與一般工業(yè)用換熱器有所不同，飲料行業(yè)用換熱器在設(shè)計(jì)制造、操作使用中還應(yīng)有其自身的特點(diǎn)和要求。 　　

1.1對(duì)飲料的安全性 　　與飲料直接接觸的材質(zhì)應(yīng)是穩(wěn)定的，不應(yīng)含有對(duì)人體健康有害或與飲料能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的元素。通常接觸飲料一面的材料選用不銹鋼。像墊圈、密封圈之類的非金屬材料，必須符合飲料介質(zhì)的衛(wèi)生檢疫要求和國(guó)家衛(wèi)生檢疫機(jī)關(guān)的有關(guān)規(guī)定。 　　

1.2便于清洗，易于拆卸 　　接觸飲料的一面必須光潔；焊接點(diǎn)必須沒(méi)有氣孔、夾渣或縫隙，渾然一體；容器底部應(yīng)有1/100的傾斜度，以防積水；管接頭的螺栓結(jié)構(gòu)宜采用便于清洗的梯形螺紋。板式換熱器是受板框壓濾機(jī)啟發(fā)，作為容易拆卸的熱交換器而被開(kāi)發(fā)出來(lái)的熱交換設(shè)備。目前，飲料廠的設(shè)備都盡可能采用CIP系統(tǒng)清洗，較少拆卸和人工手洗，但為了定期檢查和更換零部件，拆卸方便這一點(diǎn)還是很重要的。便于拆卸及各部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單都有利于設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。板式換熱器是一種高效、節(jié)能的換熱設(shè)備，由于其具有傳熱效率高、衛(wèi)生條件好、加熱成本經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)性強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、便于拆卸、清洗、維護(hù)方便等特點(diǎn)，廣泛地用于飲料行業(yè)中各種液體的加熱、冷卻、殺菌等工況。 　　

1.3減少容器內(nèi)殘液積留，防止異物混入 　　在進(jìn)行小批量、多品種的加工過(guò)程中，減少換熱器內(nèi)的殘液積留能zui大限度地降低更換生產(chǎn)品種時(shí)的損失量，也可使更換與清洗的時(shí)間縮短。密封材料的破損、傳熱面被腐蝕脫落以及容器內(nèi)泄漏等都將導(dǎo)致異物混入。這是工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的問(wèn)題，但對(duì)于飲料行業(yè)來(lái)說(shuō)，異物混入人們飲用的飲料，則是應(yīng)防止的。 　　

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2.板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　　

板式換熱器是由許多沖壓成型的不銹鋼薄板，通過(guò)密封墊圈由導(dǎo)桿及兩端的壓緊裝置組合成一體，其中間的板片數(shù)可根據(jù)生產(chǎn)狀況隨意調(diào)節(jié)，冷熱流體在薄壁傳熱板兩側(cè)互相對(duì)流，進(jìn)行熱交換。這一結(jié)構(gòu)特征使得板式換熱器不僅能滿足飲料行業(yè)用熱交換設(shè)備的基本要求，還具有其自身*的優(yōu)點(diǎn)： 　　

（1）傳熱系數(shù)高。由于不同的波紋板相互倒置，構(gòu)成復(fù)雜流道，使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動(dòng)，能在較低的雷諾數(shù)（一般Re=50~200）下產(chǎn)生紊流，所以傳熱系數(shù)高，一般認(rèn)為是殼管式的3~5倍。 　　

（2）不易結(jié)垢。由于內(nèi)部水流湍急，不易結(jié)垢，其結(jié)垢系數(shù)僅為管式換熱器的1/3~1/10。 　　

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，特別適用于老廠改造，可充分利用原有設(shè)備，克服空間局限的場(chǎng)合。質(zhì)量輕，傳熱板薄，耗用金屬量少，每平方米加熱面積約消耗金屬10kg。僅為列管式加熱器的1/3~1/4。 　　

（4）加熱物料在加熱器中停留時(shí)間短，內(nèi)部死角少，衛(wèi)生條件好。 　　

（5）傳熱面的流體流動(dòng)分布比較均勻，物料受熱時(shí)間短，不致于產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。 　　

（6）換熱器板片間通道內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)激烈，且表面光滑，形成積垢較少，工作周期長(zhǎng)，并便于使用化學(xué)方法清洗?？梢源蠓葴p少小檢或停機(jī)時(shí)所耗費(fèi)的人力、物力、財(cái)力。 　　

（7）加熱、冷卻及熱回收容易，組合成整體，在一個(gè)換熱設(shè)備內(nèi)同時(shí)完成。只要把受熱后的物料作為熱源對(duì)剛進(jìn)入的流體進(jìn)行預(yù)熱，則可以達(dá)到兩股流體各自需要冷卻或加熱的操作要求，一舉兩得，節(jié)約能源，而且處理設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。 　　所以，在果汁飲料、清涼飲料以及啤酒等的加工中，板式換熱器被廣泛用于高溫短時(shí)（HTST）和超高溫（UHT）殺菌。

當(dāng)然，板式換熱器也存在明顯缺點(diǎn)，要引起足夠重視，主要有： 　　

（1）換熱器板片較薄，承壓能力低；特別是對(duì)于波紋板片間形成接觸點(diǎn)，互為支撐型的換熱器，如果使用年代長(zhǎng)，壓緊尺寸超出安裝要求尺寸后，易使接觸點(diǎn)壓成凹坑，zui后形成穿孔，使板片報(bào)廢。 　　

（2）板片之間的間距較窄，液膜較薄，蒸發(fā)速度快。若為高溫蒸汽與液體物料作為冷熱介質(zhì)進(jìn)行換熱，在物料突然斷流情況下，容易發(fā)生蒸干焦化現(xiàn)象，加速板片間的密封墊圈損壞；焦化物質(zhì)會(huì)造成板片間冷物料通道堵死，影響設(shè)備的使用，給生產(chǎn)造成損失。所以，員工對(duì)板式換熱器設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理的理解是實(shí)際使用中的難點(diǎn)。 　　

（3）單位長(zhǎng)度的壓力損失大。由于傳熱面之間的間隙較小，傳熱面上有凹凸，因此比傳統(tǒng)的光滑管的壓力損失大。 　　

3.板式換熱器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題[4，5] 　　

3.1板型選擇 　　板片型式或波紋形式應(yīng)根據(jù)換熱場(chǎng)合的實(shí)際需要而定。對(duì)流量大壓降小的工藝條件，應(yīng)選用阻力小的板型，反之選用阻力大的板型。根據(jù)流體壓力和溫度的情況，確定選擇可拆卸式，還是釬焊式。確定板型時(shí)不宜選擇單板面積太小的板片，以免板片數(shù)量過(guò)多，板間流速偏小，傳熱系數(shù)過(guò)低。 　　

3.2流程和流道的選擇 　　流程是指板式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)同*動(dòng)方向的一組并聯(lián)流道，而流道則是指板式換熱器內(nèi)相鄰兩板片組成的介質(zhì)流動(dòng)通道。一般情況下，將若干個(gè)流道按并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接起來(lái)，以形成冷、熱介質(zhì)通道的不同組合形式。 　　流程組合形式應(yīng)根據(jù)換熱和流體阻力，在滿足工藝要求下確定。盡量使冷、熱水流流道內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)相等或接近時(shí)傳熱系數(shù)獲得較大值。雖然板式換熱器各板間流速不相等，但在換熱和流體阻力計(jì)算時(shí)，仍以平均流速進(jìn)行計(jì)算。 　

3.3壓降校核 　　在板式換熱器的選型時(shí)，一般對(duì)壓降有一定的要求，所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行校核。如果校核壓降超過(guò)允許壓降，需重新進(jìn)行設(shè)計(jì)選型計(jì)算，直到滿足工藝要求為止。 　　

3.4板式換熱器的承壓力 　

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近年來(lái)，隨著*或超*保存飲料的普及，使得物料的瞬間殺菌溫度高達(dá)150℃，并且還要適應(yīng)各種高粘度制品的加熱、冷卻，這就要求不斷提高板式換熱設(shè)備的承壓能力，而板式換熱器的承壓力主要是由橡膠墊圈的密封結(jié)構(gòu)和不銹鋼薄板的強(qiáng)度所決定。可以從設(shè)備結(jié)構(gòu)上考慮： 　　

（1）增加相鄰板間的接觸點(diǎn)和面積，防止因相鄰流路間的流體壓力差而引起傳熱面的變形。 　　

（2）增加墊圈溝的強(qiáng)度，防止因溝的變形而引起墊圈脫落。 　　

（3）減小墊圈受壓面積的同時(shí)，防止墊圈受壓變形。 　　

（4）增加壓緊裝置的強(qiáng)度。 　　

還可從操作工藝上考慮，減小傳熱板兩側(cè)的流體壓力差，使其壓力處于同一水平。 　　

3.5污垢清除 　　

板式換熱器在使用過(guò)程中，由于制品中某些成分的熱變性或原料本身就富含易于被板吸附的污垢，通常會(huì)出現(xiàn)鍋垢結(jié)附，其結(jié)果是： 　

　（1）板間狹小的流路被堵塞，壓力損失增大，流體達(dá)不到預(yù)定的流量，或?qū)е戮植砍瑝?，產(chǎn)生液漏。 　　

（2）熱阻增大，導(dǎo)熱能力下降，以致加熱不能達(dá)到預(yù)定的溫度要求。 　　

（3）附著的鍋垢焦化后脫落，混入制品而影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至不得不停止運(yùn)行進(jìn)行清洗除垢。在飲料加工過(guò)程中，必須對(duì)操作工藝過(guò)程加以控制。 　　

3.5.1物料中存在的空氣 　　

通常情況下，飲料制品中都溶有一定比例的空氣，必須進(jìn)行有效的脫氣處理。由于溶存的空氣是可逆的，一旦溫度升高，空氣就會(huì)溢出，倘若滯留于換熱器內(nèi)，可發(fā)生局部過(guò)熱和流體的偏流，極易使制品焦化或生成鍋垢。 　　

3.5.2操作溫度 　　目前，為了達(dá)到飲料*或超*保存的要求，處理溫度趨向高溫方向發(fā)展。殺菌溫度與殺菌效果和保存性的關(guān)系中，zui基本的是原料的細(xì)菌數(shù)量、制品的成分，故對(duì)原料的細(xì)菌控制和品質(zhì)管理顯得十分重要，在保證殺菌前提下要盡可能降低操作溫度。 　

　3.5.3傳熱面的光潔度 　　板式換熱器的板片在加工過(guò)程中其表面往往經(jīng)過(guò)精致處理，以達(dá)到一定的光潔度。一般而言，傳熱板的表面越光潔，鍋垢就越難粘附，所以從阻垢的角度出發(fā)傳熱面應(yīng)盡量光潔，但實(shí)際操作中有時(shí)不僅如此。 　

　總之，堝垢生成或制品焦化是板式換熱器在飲料行業(yè)應(yīng)用中所面臨的一個(gè)比較突出的問(wèn)題，為了阻垢和保證良好的產(chǎn)品品質(zhì)，保持生產(chǎn)連續(xù)正常運(yùn)行，必須采取各種措施，如：定時(shí)清洗、篩選合適的洗滌劑、采取高效的洗滌方法。 　　

4.板式換熱器的維護(hù)[6] 　　換熱器經(jīng)*運(yùn)行，板片表面會(huì)產(chǎn)生不同程度上的水垢或沉淀物，從而增大流阻，降低傳熱效果。因此必須根據(jù)水質(zhì)和介質(zhì)的實(shí)際情況，進(jìn)行定期檢查，由于介質(zhì)的不同，結(jié)垢情況也不同，因此處理一定仔細(xì)、小心，不要碰壞板片。

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