平板式換熱器是以板壁為傳熱壁的換熱器,普遍的有內置式換熱器、螺旋式平板式換熱器、轉動刮刀式換熱器及其夾套筒式換熱器等。
內置式
片式換熱器是一種新型的高效率換熱器,早就在20世際20時代就在食品產業中運用。因為它有很多特有的優勢,因此在乳制品工業生產、水果汁工業生產及別的液態食品生產中用作高溫短時間(HTST)滅菌設備,也用以液態食品類的降溫和真空泵提液。這類換熱器從20世際50時代起慢慢拓展到石油化工設備等單位,近十余年來發展趨勢迅速。
內置式換熱器具備很多優勢,不是別的換熱器能夠比較,關鍵優勢有:
① 傳熱高效率: 因為板間間隙小,熱冷流體均能得到較高的流動速度,且因為板上的凸凹溝紋,流體根據就產生大幅度滲流,所以傳熱指數較高。板間流動性的臨界值流阻為180~ 200。一般應用的角速度為0.5m/s,Re數為5000上下,表面傳熱指數為5800W/m·K,故適合迅速制冷和加溫。
② 結構緊湊: 在較小的作業室內空間內可容下比較大的傳熱總面積,這也是內置式換熱器的鮮明特點之一。內置式換熱器企業容積內可供應的傳熱總面積為250~1500m/m,這也是一切別的換熱器所不到的,例如,列管換熱器換熱器僅有40~150m/m。
③ 實際操作靈便: 當生產制造上需要更改加工工藝標準或生產量時,可隨意提升或降低板片數量,以達到加工工藝的規定。此外在同一臺機器設備上還可隨意按段變成加熱、加溫、制冷和發熱量收購等的組成。
④ 適合熱敏電阻商品: 熱敏電阻食品類以迅速層析根據時,不會有太熱狀況。
⑤ 衛生狀況靠譜: 因為密封性構造確保兩流體不相混和,與此同時拆裝安裝簡便易行,且又有利于清理,故可確保較好的食品質量安全標準。
因為以上優勢,內置式換熱器在食品產業上運用非常普遍,尤其是用以乳制品和蛋品的高溫短時間除菌和超高溫殺菌,用以水果汁和飲品的加溫、除菌和制冷,用以麥芽汁和葡萄酒的降溫和除菌。
內置式換熱器最首要的缺陷有:
① 密封性附近長,必須較多的密封墊,且密封圈必須常常維修清理,因此便于毀壞。
② 不抗髙壓,且流體穿過換熱器后工作壓力損害比較大。
內置式換熱器由很多薄的金屬材料型板平行面排序而成。型板(傳熱板)由水壓機沖壓加工成形。它懸架于擺桿上,其前面有固定不動板,扭緊后支撐架上的卡緊絲桿可使卡緊板與各傳熱板疊合在一起。板與板中間在板的四周上面有橡膠墊圈,以確保密封性并使兩板間有一定空隙。調整密封圈的薄厚可調節板間過流道的尺寸。每片板的四個上面,各開一孔,借圓形密封圈的密閉功效,使四個孔中僅有2個孔可與表面一側的澆口互通,另2個孔與另一側的澆口互通。那樣,冷流體和熱流體就在金屬薄板的兩邊更替流動性,開展傳熱。
金屬材料傳熱板是內置式換熱器的關鍵部件,決策了換熱器的使用性能和工程造價。現階段工業生產中運用了多種不同的傳熱板,其結構形式和特性均有很大區別,關鍵有以下幾類:
(1) 平行面波形板: 金屬片波浪紋是水準的平行面波浪紋。流體豎直穿過波浪紋時,產生了水準的塑料薄膜波浪紋。因為流體流動性,其方位和流動速度多次變化,產生明顯滲流,表面傳熱指數擴大。其傳熱指數相比列管式換熱器大四倍。除此之外,因為表面凸凹不平,傳熱面也擴大了。平行面波形板還能夠有多種多樣樣子。波形板的間隔一般為3~6mm,流體穿過的效率為0.3~ 0.8m/s。為了避免因金屬薄板兩邊壓力差導致金屬薄板形變,銷釘表面上經一定間距改裝突起,以提升支撐,確保板的強度和板間隔。
(2)交叉式波形板: 波浪紋并不是水準的,而與水平方向成一視角,鄰近兩板的波浪紋方位恰好反過來。因而,二塊板疊在一起時,波浪紋就成斑點狀觸碰。那樣可以提升板的抗壓強度,維持板間間距。當流體根據這種的安全通道時,流動速度時大時小。穿過斑點狀觸碰一部分時,忽散忽聚,造成強烈的振蕩,進而增強了傳熱指數。與平行面波形板對比,當流動速度僅有平行面波形板的一半時,即0.25~0.3m/s上下時,傳熱指數就可以同樣。其缺陷是生產制造技術標準高,兩板疊合,尺寸公差不可以很大,不然將危害傳熱。
(3) 半球型板: 在傳熱板上壓出來半球型突起。鄰近二塊傳熱板的半球型突起互相分開,起支撐的功效,承擔兩邊的壓差,確保板的強度和板間隔。板間距一般為6~8mm。這類板形適用粘性比較大的流體。在半球型板上,因為很多球型突起的存有,促進流體產生強烈的滲流,流入持續產生大幅度轉變,成為網狀的流形。故這類板歸屬于說白了的網流板。
螺旋式平板式
螺旋式平板式換熱器是用二張平行面的冷軋鋼板卷做成具備兩根螺旋式安全通道的球菌后,再再加上軸承端蓋和聯接管而制作的。螺旋式安全通道直接用很多定距支撐點,以確保安全通道間隔,提升厚鋼板抗壓強度。熱冷流體在2個互相不相融的安全通道內互相以倒流方法流動性并根據厚鋼板傳熱。
螺旋式平板式機器設備的具體優勢為:
① 結構緊湊,體型小,重量較輕,金屬材料使用量小:其企業傳熱面所占據的容積比列管換熱器小數倍。例如一臺傳熱總面積達100m的螺旋式平板式換熱器,其直徑僅1.3m,高1.4m。
② 高效率: 因為流體在安全通道內移動時,在慣性力的效果下,因而在低流阻下就可以獲得滲流,而且在制定中,容許液態流動速度較高(液態≤2m/s),又確保倒流實際操作,故傳熱高效率很高。
③ 有“自清潔功效”: 安全通道不容易阻塞,適合解決含固態顆粒物或化學纖維的料液及其別的高粘稠度液態。其“自清潔功效”主要表現為;若安全通道部分為廢棄物所堵,因截面減少,部分流動速度擴大,因此對堆積物起著沖洗功效。這一點與列管換熱器換熱器的管中流動性截然不同。
螺旋式平板式換熱器的缺陷為:
① 不容易維修,厚鋼板若有泄漏,要拆卸維修比較艱難;
② 能夠承擔的負擔不高;
③ 流動性摩擦阻力驅動力耗費比較大。
轉動刮刀式
這類換熱器的機理是被加溫或制冷的料液從傳熱面一側穿過,由刮刀在挨近傳熱面處接連不斷地健身運動使料液成粘狀流動性,故也可以稱作刮刀塑料薄膜換熱器或刮面式換熱器。
刮刀的效果不但取決于提升換熱器的傳熱指數,并且還能夠提高破乳、混和和增塑等功效。
這類換熱器是由內表面拋光的空心圓桶和含有刮刀的內轉筒及其外圓桶所組成。內轉筒與正中間圓桶內表面中間狹小的圓形室內空間即是被解決料液的安全通道,料液由一端進到,從另一端排出來。內轉筒轉速比約為500r/min,由金屬材料或適合的塑膠做成的刮板以松式聯接固定不動以內轉筒上。旋轉時,刮板在向心力的作用下緊貼傳熱面,進而使傳熱面不斷刮清外露。刃口務必常常打磨拋光,以維持豎直銳利。
正中間圓桶的外界是夾套,筒夾內注入加溫物質或冷卻液。用液態冷卻液時,傳熱面兩邊流體的流入應以反向為好。
轉動刮刀式換熱器可以直接應用,還可以多個串連應用,并配上料泵向換熱器給料。這類換熱器實際操作時的可變參數是料液總流量、刮刀轉速比。在加溫(或制冷)劑溫度一定的前提下,調整料液總流量可獲得所需求的溫度。這類換熱器的特點是傳熱指數高,拆卸清理便捷,也是徹底密閉式的機器設備。缺陷是輸出功率耗費大。
轉動刮刀式換熱器在食品行業中尤其適用于植物奶油、冰激凌等的生產制造,由于這種產品規定迅速制冷的與此同時,又規定明顯的攪拌。
夾套筒式換熱器
在食品工廠中采用的蒸煮鍋、熱冷缸和加溫桶等都歸屬于夾套筒式換熱器。這類換熱器有多種多樣形式和主要用途。有自然壓式、低電壓或充壓式,有的裝有攪拌槳以加快傳熱。攪拌槳的類別有葉輪式、飛機螺旋槳式、錨式和槳式等。器皿有站立圓柱形或球形。根據筒夾開展加熱或制冷。
攪拌的效果是因為提升對流換熱。攪拌槳種類的選取在于商品的粘稠度。飛機螺旋槳式攪拌槳用以粘稠度達到2Pa·s的商品,攪拌槳的孔徑大概為桶徑的三分之一。葉輪式攪拌槳一般應用的外徑也是桶徑的三分之一,但應用粘稠度達到50Pa·s。槳式攪拌槳應用內徑比較大,可以做到桶徑的二分之一到三分之二,能應用于粘稠度達1000Pa·s的商品。針對更高一些粘稠度的商品,要應用錨式攪拌槳。