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食品工厂机械与设备——第七章 热交换热处理机械与设备 食品工厂机械与设备 第七章 热交换热处理机械与设备 引言 食品加工过程中，物料进行加热或冷却处理是一项普遍而重要的单元操作。 物料的三种传热方式：对流、传导和辐射。 食品物料状态有液体、固体两大类。对它们加热或冷却操作可在通用或专用热交换设备进行，例如，对于液体物料可用各种间接或直接式热交换器，对于未包装固体物料，一般可采用专用热处理设备，如挤压机、油炸机、热烫机等。 表7-1食品加工的热交换热处理设备类型 第七章 热交换热处理机械与设备 第一节 热交换器 第二节 热处理机械设备 第三节 挤压机械与设备 第四节 油炸设备 第五节 其它加热机械设备 第一节 热交换器 热交换器主要指的是用于对流体食品或流体加工介质进行加热或冷却处理的设备。 两大类型：间壁式热交换器、直接式(混合式)热交换器。 一、间壁式热交换器 二、直接式热交换器 一、间壁式热交换器 间壁式热交换器的特点是换热介质和换热物料被金属材料隔开，两者不相混合，通过间壁进行热量的交换。 这种加热方式符合食品卫生要求，在食品工业中应用最为广泛。 间壁式热交换器按其传热面的形状和结构可分为管壁传热和板壁传热两种形式。 （一）管式热交换器 （二）板式热交换器 （一）管式热交换器 管式热交换器的结构特征是其传热面由金属管构成。这类热交换器的主要形式有盘管式、套管式、列管式和翅片管式等。 1．盘管式热交换器 2．套管式热交换器 3．列管式热交换器 4．翅片管式热交换器 1．盘管式热交换器 也称蛇管式热交换器。 应用广泛，例如：冷库中的冷排管和盘管式冷凝器；某些大型搅拌反应罐内的盘管式热交换器；乳品工业用这种形式的热交换器作奶油、炼乳等高黏度制品的加热或冷却用；盘管式换热用作超高温灭菌器的加热器。 (1)沉浸式盘管热交换器 (2)喷淋式蛇管热交换器 (1)沉浸式盘管热交换器 (1)沉浸式盘管热交换器 (2)喷淋式蛇管热交换器 (2)喷淋式蛇管热交换器 2．套管式热交换器 套管式热交换器有普通套管式和新型套管式两种型式。换热原理上两者无本质区别，但材料和结构方式，后者作了较大改进，因而目前已经广泛用于黏稠流体的加热。 (1) 普通套管式热交换器 (2) 新型套管式热交换器 (1)普通套管式热交换器 操作时，一种流体在内管流动，另一流体在套管环隙内流动。利用蒸汽加热内管中的液体时，液体从下方进入套管的内管，顺序流过各段套管而由上方流出。 蒸汽则由上方套管进入环隙中，冷凝水由最下面的套管排出。 特点 优点：结构简单，能耐高压，可保证逆流操作，排数和程数可任意添加或拆除，伸缩性很大。它特别适用于载热体用量小或物料有腐蚀性时的换热。 缺点：管子接头多，易泄漏，单位体积所具有的换热面积小，且单位传热面的金属材料消耗量是各种热交换器中最大的，可达150kg/m2，而列管式热交换器只有30kg/m2。 适合于需要传热面不大的情况。 3．列管式热交换器 也称壳管式热交换器。 基本结构 折流挡板 热膨胀补偿 特点与应用 主要由管束、管板、外壳、封头、折流板等组成。 流体自一端进入后，一次通过全部管子而到达另一端，并自另一端排出，称为单程式。 为了提高管内表面传热系数，将管束分为若干组，并在封头内加装隔板，称为多程式。 折流挡板 对于管外壳间的流体，为了提高管外表面传热系数，则在管外装设折流板(或称挡板)。 折流板形式常用的有弓形和盘环形两种。 热膨胀补偿 热交换器内管内外温度不同，管壁温度和壳壁温度也不同，致使管束与壳体的热膨胀程度有差别。 这种热胀冷缩所产生的应力往往使管子发生弯曲，或从管板上脱落，甚至还会使热交换器毁坏。 当管壁和壳壁的温度差大于50℃时，应考虑补偿措施以消除这种应力。 常用的热补偿方法有浮头补偿、补偿圈补偿和U形管补偿。 特点与应用 目前使用最广的热交换器。 优点：易于制造，生产成本低，适应性强，可以选用的材料较广，维修、清洗都较方便，特别是对高压流体更为适用。在食品工业中常用作预热器、加热器和冷却器，在冷冻系统中可以用作冷凝器和蒸发器。用蒸汽加热时，蒸汽在管外流动。在考虑食品的卫生要求时，与食品物料直接接触的部分应采用不锈钢作材料。 缺点：结合面较多，易造成泄漏。 4．翅片管式热交换器 热交换器间壁两侧流体的表面传热系数相差颇为悬殊时，宜采用翅片管式热交换器。 例如：水蒸气加热空气时，管内的表面传热系数要比管外大几百倍，成为传热过程额主要阻力。 形式：很多，常见如图7.13所示。 第二节 热处理机械设备 热处理机械设备的用途 热处理机械设备的类型 一、夹层锅 二、连续式热烫设备 热处理机械设备的用途 食品加工中，许多清洗过的果蔬原料，往往必须及时进行热处理。 所谓热处理，就是用热水或蒸汽