杀菌机各段传热系数的选取范围2024-01-19

杀菌一般要分预热、加热、冷却几个段来完成杀菌,在这几个阶段中均为同一物料介质,但参数一经发生变化,所使用的预热、加热或冷却的介质也发生了改变,所以传热系数也就不可能完全一样。在实际应用过程中因传热系数选取的不合适,导致换热面积过小而引起杀菌温度难以维持,造成设备结垢结焦的问题比较多见,本文就这一问题进行阐述。

 

1板式杀菌机各段传热系数选取范围

1.1加热段传热系数的选取范围

传热系数与很多因素有关,如传热温差,管子材质,污垢热阻等等,其中管内外的介质对流换热系数是影响总传热系数的主要因素。加热段的加热介质目前采用的大多是热水或过热水加热,热水加热的好处就在于传热温差较小,不容易结垢结焦,缺点是热水的传热系数没有饱和蒸汽高,采用热水加热的传热系数一般在1400kcal/m2·h·℃~2000kcal/m2·h·℃之间,大部分在1600kcal/m2·h·℃左右,一般不超过1800kcal/m2·h·℃,这与加热介质的入口温度与被加热的出口温度二者之间差值大小有关系。如果按理论计算采用水与水换热,参数不同,有的传热系数已经达到了2176kcal/m2·h·℃,甚至更高。传热系数的大小与传热温差有很大关系。对于要求加热温度特别低的物料来说,其传热系数也非常小,大部分在500kcal/m2·h·℃~800kcal/m2·h·℃之间。

 

1.2预热段传热系数的选取范围

加热杀菌段一般是采用热水与物料的换热,而预热段采用的是杀菌后的物料与物料的换热,加热介质发生了变化,因此,加热侧的对流换热系数也就发生了改变,所以传热系数也必然发生改变,不过因为加热介质的温度接近,在此段的换热系数数值一般与加热段接近。

 

1.3冷却段换热系数的选取

冷却段根据生产工艺的需要可分为塔水冷却与冰水冷却两种。塔水冷却的传热系数一般在1200kcal/m2·h·℃左右,最高也没有超过2000kcal/m2·h·℃,传热系数与加热、被加热物料的参数即传热对数平均温差大小有关,传热温差小传热系数就大,而塔水冷却段的换热系数一般在1000kcal/m2·h·℃~1200kcal/m2·h·℃之间。冰水的传热系数范围一般也在1200kcal/m2·h·℃左右。

 

2管式杀菌机各段的传热系数选取范围

2.1加热段传热系数的选取范围

管式换热器加热段的换热,其加热介质与板式杀菌机一样,仍然是采用热水或过热水加热,各段的换热形式基本一致,即预热、杀菌、冷却然后出料。从其传热系数理论计算上看,没有板式换热器的传热系数高,但按照理论计算管式换热器加热段的传热系数,对于一般性物料即浓度不高、黏度不大的物料来说,均未超过1800kcal/m2·h·℃。

 

2.2预热段传热系数的选取范围

预热段的加热介质也是杀菌后的物料,大多数传热系数选取的基本与加热段的传热系数一致,但从理论计算角度看,因为加热介质发生了改变,所以壳程侧介质对流换热系数也发生了改变,对流换热系数是影响总换热系数的主要因素,因此,总传热系数不可能相同,只能说有相近的可能。在实际应用中,这一段的传热系数与板式杀菌机一样,与加热段的传热系数基本一致,在实际应用中也未出现大问题。

 

2.3冷却段换热系数的选取

管式换热器冷却段根据生产工艺的需要也分为塔水冷却与冰水冷却。塔水冷却一般采用的都是当地的循环水,水温在30℃~35℃之间,冷却段的传热系数一般多在500kcal/m2·h·℃~1200kcal/m2·h·℃之间。

 

3利用杀菌后物料对冷却后的热水进行加热

在杀菌过程中,杀菌后的物料对经过换热后的热水进行加热。这种换热与物料加热段的传热系数基本一致,一般在1000kcal/m2·h·℃~1800kcal/m2·h·℃之间。

 

4套管式杀菌机的传热系数范围

套管式杀菌机主要用于黏度较大的料液,如番茄酱、果酱、果蔬原浆等。套管式杀菌机的特点是为了增大换热面积,料液在套管之间流动,采用的是双面加热的形式,即便如此,由于物料黏度较高其传热系数不高,实际应用多在800kcal/m2·h·℃~1200kcal/m2·h·℃之间选取,应用效果也很好。

 

5饱和蒸汽将循环水加热到所需加热温度的传热系数范围

杀菌目前采用的大多为热水或过热水,而将常温水(或循环水)加热至所需要的加热水的温度是采用饱和蒸汽加热,目前采用的大多为间壁板式换热器进行加热,多采用钎焊式的板式热交换器进行加热。其传热系数较高,一般在1500kcal/m2·h·℃~2000kcal/m2·h·℃之间进行选取。

 

6结束语

物料不同,传热系数也不同,相似的物料其传热系数也相近,传热系数与物料黏度、导热率、垢阻、传热温差及换热面的材料等都有关系。如果物料在不同温度、不同浓度等条件下的数值都能够查到,传热系数是能够计算出来的,而且计算出来的传热系数与实际应所选取的传热系数也是接近的。