五金衡算 第一章 全脂乳粉的物料衡算 1.1 原料乳成分及产品成分 1.1.1 表1-1 原料乳成分 乳脂肪 蛋白质 乳糖 灰分 水分 非脂乳固体 3.6% 3.2% 4.7% 0.7% 87.8% 8.6% 注：非脂乳固体（%）=蛋白质（%）+乳糖（%）+灰分（%） 1.1.2 表1-2 产品成分 乳脂肪 水分 非脂乳固体 27.5% 2.5% 70% 1.2 标准化计算 1.2.1 原料乳： 成品： 标准化的方法：由于R0R,说明原料乳中的脂肪含量偏高，需要标准化使之平衡，原料乳中的脂肪含量过高，所以要把部分原料乳进行分离，分离出的脱脂乳要加入原料乳使之达到标准乳要求，而分离的稀奶油则另用容器贮存。 1.2.2 设定:当预热温度为40℃时，脱脂乳含脂肪F1=0.01%;稀奶油含脂肪F2 ① 脱脂乳中非脂乳固体: ② 稀奶油中非脂乳固体: 1.2.3每吨原料乳应添加的脱脂乳(M1 1.2.4 脂肪含量: 非脂乳固体: 表1-3 标准乳成分 乳脂肪 非脂乳固体 水分 3.3% 8.3% 88.1% 1.2.5制(M1 设: 分 离 (G 吨)原料乳可得到(M1kg)脱脂乳和(M2Kg 可知: 则需要分离原料乳: 1.2.6一吨原料乳可制得标准乳(G1)去除的稀奶油(G2 一吨原料乳可制得标准乳： 去除的稀奶油： 1.2.7 一吨原料乳中含脂肪量: 一吨原料乳分离后得到标准乳中的脂肪含量： 一吨原料乳脱去稀奶油中的脂肪含量： 结论:计算正确 1000Kg原料乳 1000Kg原料乳 69.57Kg原料乳 69.57Kg原料乳 930.43Kg原料乳 930.43Kg原料乳 5.84Kg稀奶油 5.84Kg稀奶油 63.73Kg脱脂乳 63.73Kg脱脂乳 994.16Kg标准乳 994.16Kg标准乳 1.3一吨原料乳的物料衡算 已知： 1.3.1原料乳经预处理→冷却→ 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.3.7 第二章 浓缩设备选型及热量衡算 2.1设备选型 2.1.1 本设计每日工作为3班制，每班实际工作时间为8小时;且原料乳在标准化贮存后浓缩前的料液量为301230kg;标准乳中的固体含量为11.9%，浓缩乳浓度控制在48%。 原料液处理量： 水分总蒸发量： 由于本设计中原料液处理量相对较大，从表4一1可见三效比双效节能，故选用两台三效降膜式蒸发器并联工作 每台处理量为： 2.1.2 表2-1 设备参数 设备型号 RNJM03-3200 杀菌蒸汽消耗量 170Kg/h 蒸汽消耗量 1100Kg/h 杀菌温度/时间 86～94℃ 蒸发能力 3200Kg/h 冷却水压力 0.15～0.2mpa 物料处理量 4000Kg/h 冷却水排出温度 40 电机总功率 27.2Kw 冷却水进入温度 15 2.1.3物料预 表2-3 物料预热温度 物料进口温度℃ 物料出口温度℃ 混合冷凝器 5 15 Ⅲ 15 35 Ⅱ 35 55 Ⅰ 55 78 杀菌器 78 94 2.1.4 表2-4 三效降模式蒸发器各效参数 Ⅰ效 Ⅱ效 Ⅲ效 蒸发温度℃ 70 57 45 线 物料进口温度℃ 94 70 57 物料出口温度℃ 70 57 45 出料浓度% 21 30 48 注: 以上提供的设备参数、预热温度以及各效参数是三效降膜式蒸发器的固定参数.该蒸发器的工艺流程见图4一1 2.1.5 表2-5 不同温度水蒸气的热焓 R(生蒸汽) R0 R1 R2 R3 水蒸气温度℃ 164.7 81 70 57 45 热焓KJ/Kg 2071.5 2307.9 2331.3 2366.5 2389.5 本设计选用的饱和蒸汽压强为700kPa天博，对应温度为164.7 表2-6 不同温度液态水的热焓 液态水温度℃ 20 40 45 液态水热焓KJ/Kg 62.97 165.71 187.51 牛奶比热:KJ/Kg.℃水的比热:KJ/Kg.℃ 表2-7 进、出料的热焓 温度 热焓 进料 5 338.72KJ/Kg 出料 45 494.485KJ/Kg 2.2热量衡算 2.2.1 己知每台机器的原料液处理量为: ① ② ③ 2.2.2 2.2.2 2.2.2 公式： 单位：kcal/kg℃ ① 物料沸腾时的潜热(lkJ=0.2389kcal) kcal/kg℃ =3.96kJ/Kg℃ kcal/kg℃ =3.75kJ/Kg℃ kcal/kg℃ =3.54kJ/Kg℃ ② 物料自行沸腾时的热量计算 2.2.2.3加热各管供给热量 蒸发水分热量=物料自行沸腾时放出的热量+加热各管供给热量 2.2.2 2.2.3 2.2.3 2.2.3 2.2.3 2.2.3 消耗蒸汽： 2.2.4 说明:由于二效、三效蒸发器都是利用上一效的二次蒸汽进行预热以及蒸发，所以整个三效降膜式蒸发器只有“杀菌器”和“一效蒸发器”需要用生蒸汽。 2.2.4 杀器生蒸汽消耗量： 杀菌器消耗热量： 2.2.4 ①一效产生二次蒸汽被一效加热器再次利用的量 一效产生二次蒸发量 一效产生二次蒸发量 一效产生二次蒸汽被一效加热器再次利用量: ②一效加热器消耗生蒸汽的量 一效蒸发器 一效蒸发器 一效加热器消耗生蒸汽的量： 2.2.4 生蒸汽消耗总量D 生蒸汽消耗总量DS = 杀菌罐生蒸汽消耗量DS1 + 一效加热器生蒸汽消耗量DS2 DS=DS1+DS2=96.43+603.79=700.22kg/h 2.2.5 2.2.5 假设:进入混合冷凝器的不凝气体为：w=100kg/h→热焓：r=2624.4kj/kg 已知:三效排出的二次蒸汽量：W3=459.94kg/h ；温度为：45℃→热焓：R3=2389.5kj/kg 冷却水吸收热量:15℃→40℃ (且水温为40 R水=165.7kj/kg)。 冷凝器预热物料带走热量: q0=G×C牛×△t 0=3172×3.936×（15-5）=1.25×105kJ/h。 根据热量守衡: 不凝气体放出热量三效产生的二次蒸汽放出热量量 不凝气体放出热量 三效产生的二次蒸汽放出热量量 冷凝器 预热物料吸收热量5℃ 预热物料吸收热量5℃→15 冷却水吸收热量15℃→40 公式：W3×(R3-R水)+w×（r-R水）= WL×CP水×△t+q0 2.2.5 说明：由于三效蒸发器排出的二次蒸汽与不凝气体以45℃ 水，与系统消耗的冷却水一起排出(温度为4，故从冷凝器中排出的总水量应为三者之和。 冷凝器排出的总水量 = 冷却水消耗量 + 三效产生二次蒸汽量 + 不凝气体量 冷凝器排出的总水量 = 冷却水消耗量 + 三效产生二次蒸汽量 + 不凝气体量 WP=WL+W3+w=13657.50+459.94+100=14217.44kg/h 2.3系统热量衡算小结 2.3.1 2.3.1 己知:G=3172kg/h 进料温度：5℃→热焓， R=338.72kj/kg Q入1==3172338.72=1.074106kJ/h 浓缩乳带出热量标准化乳带入热量三 浓缩乳带出热量 标准化乳带入热量 三 效 降 膜式蒸发器 冷凝水排出热量生蒸汽带入热量 冷凝水排出热量 生蒸汽带入热量 冷却水排出热量 冷却水排出热量 设备热损失冷却水带入热量 设备热损失 冷却水带入热量 图2-2浓缩系统热量带入、带出示意图 2.3.1 已知:生蒸汽消耗量D=700.22kg/h ;且164.7℃ Q入2=DsR=700.222071.5=1.45106kJ/h 2.3.1 己知:WL=13657.50kg/h 进入温度：15 ℃ Q入3=WLR=13657.5062.97=8.60105kJ/h。 2.3.1 Q总入=Q入1+Q入2+Q入3=（1.07+1.45+0.86）106=3.87106kJ/h 2.3.2 2.3.2 已知:浓缩乳出料量为: 浓缩乳出料温度:45热焓,R=494.485KJ/kg Q出1==1000.00494.485=4.94105KJ/h 4.3.2.2冷却水排出热量 己知: WP=14217.44Kg/h; 排出温度:40℃热焓, Q出2= WPR=14217.44165.71=2.36106kJ/h 2.3.2 说明:杀菌器和各效蒸发器所消耗的蒸汽将混合在一起作为冷凝水排出。 排出温度:45热焓,R=187.5kJ/kg 杀菌器生蒸汽消耗量D 杀菌器生蒸汽消耗量DS1 一效生蒸汽消耗量D 一效生蒸汽消耗量D1 冷凝水排出量W冷 冷凝水排出量W冷 二效生蒸汽消耗量D2 二效生蒸汽消耗量D2 三效生蒸汽消耗量D 三效生蒸汽消耗量D3 其中： W冷=DS1+D1+D2+D3=96.43+1304.21+493.32+439.47=2333.43kg Q出3= W冷R=2333.43187.51=4.38105kJ/h 2.3.2 说明:在计算热损失时的设备包括加热各管时供给的热量以及杀菌器热量，且热损失 率为(5%)，冷凝器以及预热器热量可以忽略。 Q出4=（Q1+Q2+Q3+Q4V） 5%=（3.01+1.15+1.04+0.199106 0.05 =2.70105kJ/h 2.3.2 Q总出=Q出1+Q出2+Q出3+ Q出4=（0.493+2.36+0.438+0.270)106 =3.56106kJ/h 结论Q总入Q总出，由于蒸发过程中必然会有部分热损失，所以略大于的关系符合实际生产规律。 第三章主要设备选型 奶泵受奶槽板式换 热器双联式过滤器磅奶槽奶槽车3 奶泵 受奶槽 板式换 热器 双联式过滤器 磅奶槽 奶槽车 奶油罐三用分离机板式换热器奶泵立式贮奶罐 奶油罐 三用分离机 板式换热器 奶泵 立式贮奶罐 三效降膜式换热器 三效降膜式换热器 立式贮奶罐板式换热器奶泵奶泵净 立式贮奶罐 板式换热器 奶泵 奶泵净 喷雾干燥塔高压泵流化床振动筛选机包装机 喷雾干燥塔 高压泵 流化床 振动筛选机 包装机 3.2设备选型说明 一.奶槽车 本设计要求的处理量303 吨旧且分早晚两次运输，则每次运输量为155吨，考虑到原料乳处理量较大，并且分别来自几个不同的牧场，为了保证尽量在较短时间内把每班原料乳运至工厂，本设计选用9辆10吨的奶槽车运送原料乳。 二.磅奶槽/三.受奶槽 本设计的原料乳一部分由奶槽车从牧场收来，同时还有一部分是奶农个人送来，所以，计量设备的容量要综合两方面来考虑，大小要适中。目前，我国乳品厂普遍使用30L的磅奶槽，与它配套的受奶槽容量为600L 四.双联式过滤器 目前通用型号:RP6H2; 过滤直径:D=300mm面积:S=0.18m 五.八、十二、十四、奶泵 本设计处理量较大，所以均选用处理量较大的:BA W5(N302)型奶泵天博。 六.板式换热器(冷却) 虽然有一部分原料乳从牧场收取，己进行了冷却处理，但考虑到运至工厂后的温度不均，并且还会受季节影响，所以为了保证设备具有足够的冷却能力，本设计暂定所有原料乳的温度均为年平均室温2班，则冷却处理量为0℃。设定每班收奶冷却时间为4小时/班。则冷却处理量为：M= 155t/4h=38.75t 表3-1冷却板式换热器冰水、物料温度差 进口温度℃ 出口温度℃ C kcal/kg℃ ℃ ①物料 15 4 0.94 11 ②冷水 1 4 1.00 3 逆流换热: △T1=11℃ △T2=4-1= 对数平均温度差： 换热面积: 选用2个板式换热器型号:BP2-J-20 换热面积20m 冰水耗用量计算:(根据能量守衡)M奶C1△t奶= M冰水 C2 △t冰 七.立式贮奶罐 一般情况下选罐的总容量为日处理量的50 -100% 。本设计选用罐的总容量为日处理量的50%(即5 0吨)所以这里选用5个10吨的贮奶罐贮存原料乳。 九.板式换热器(预热) 十．奶油罐 已知:100吨原料乳分离可得到稀奶油量:m=4.76kg,则每日1吨原料乳可得到稀奶油:M=746kg。本设计设定奶油罐的存储量为一天分离得到稀奶油的总量，所以选用1吨的奶油罐。 十三.板式换热器(冷却) 同理可得 板式换热器型号:BP2-J-15 换热面积: 15m2 冰水耗用量计算:(根据能量守衡) )M奶·C1·△T 奶=M 冰水·C2·△T冰水 十四.立式贮奶罐 本设计在这里设定了存储量为60 吨(日处理量的加%)的存储设备，由于考虑到这里的贮奶罐主要是起到了暂存的作用来协调生产速度的均衡性，同时为了使用的方便性，让每个罐在存储时都尽量装满，所以我们选用6个10吨的贮存罐，在实际生产时可根据需要使用，不用的则可以空置。 三效降膜式蒸发器 表3-2三效降膜式蒸发器参数 设备型号 蒸汽消耗量 蒸发能力 物料处理量 RNJM03-3200 1100kg/h ≧3200kg/h ≧4000kg/h 十七.高压泵 设备选型:(选用W6型高压泵) 流量：60L/min，压力：60bar ，转速：600r.p.m，功率：7.35kw，重量：40kg 十八.喷雾干燥塔/十九、流化床 自行设计。 二十.振动筛粉机 己知:100吨原料乳经干燥后可得乳粉:11639 ×3.03 则每小时产量： 暂定生产能力为：1000Kg/h 设备型号:RPOS-1000; 生产能力:1000kg/h;净重678kg 二十一包装机 本设计选用的是:充氮包装机(德国罗维玛产)。 3.3设备选型列表 序号 设备名称 型号 规格尺寸 数量 1 奶槽车 SPB 10吨 3 2 磅奶槽 BC-300 300L(120x80x720) 1 3 受奶槽 NC-600 600L(140x90x760) 1

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