3热交换[1]-Copy

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1、熱交換（熱傳導）加熱及冷卻–食品加工中常見的步驟例子:巴斯德殺菌滅菌殺菁冷凍酵素變性蛋白質變性蒸發烘焙乾燥擠壓我們將討論熱交換使用之儀器以及不同儀器之基本原理.(IntroductiontoFoodEngineering,R.P.SinghandD.R.Heldman,AcademicPress,1993,pg.130)分類直接接觸(無熱交換器)無─直接接觸(熱交換器)管狀熱交換器管狀熱交換器的簡易系統，液流可能是同向或反向。.(ElementsofFoodEngineering,E.L.WatsonandJ.C.Harper,AVIPub

2、l.,1988,p.154)三層管熱交換器之變化如下圖，流體學特性的不同需選擇不同的熱交換器型態。(IntroductiontoFoodEngineering,R.P.SinghandD.R.Heldman,AcademicPress,1993,pg.135)(ExperimentalMethodsinFoodEngineering,S.H.RizviandG.S/Mittal,VanNostrandReinholdPubl.,1992,p.106)熱交換器中反向流向最常利用的原因：-具效益─容許更多的熱傳導或熱交換-具加熱性─同向熱流式熱

3、交換器之最終溫度，較難達到或接近最終之設定溫度，通常需要更高的溫度才能達成。限制：熱交換器表面最大限制到<100～150平方英尺（測量內管的外表面積）殼管式熱交換器─ShellandTubeExchangers單一殼式多重管熱交換器之加熱流體─Mutipletubesinashellofheatedfluid.單管式通向─SinglePass(ElementsofFoodEngineering,E.L.WatsonandJ.C.Harper,AVIPubl.,1988,p.158,159below)低流速產物於單管式通向中其熱交換效率比雙管

4、式通相還差，產物同時流通所有管路。混合液在熱交換管之熱介質處具有較佳的亂流現象。雙管式通向─DoubleTubePass產物於一組熱交換管中上或下流動，然後在經由其他組具回流再行熱交換，其具較佳的熱交換率，並且流體流向為綜合性，非單一同向性或反向性。為何使用複管式而非單管式：主要取決的因素為熱交換總表面積。雖然我們也可利用單管式熱交換器，但是其熱交換效率較差，所以需要較長的管線或較大的熱交換系統。但是複管式也有缺點，因它具回流功能，所以它需要多加數個彎管及回流管，因而有漏水或衛生的疑慮。主要限制─熱交換熱能無法回收優勢─熱交換或熱傳相當快，

5、可傳導大多數的熱能至表面。.應用─蒸發器或揮發器板式熱交換器─具高容量處理能力─高達20,000kg/hr(IntroductiontoFoodEngineering,R.P.SinghandD.R.Heldman,AcademicPress,1993,pg.131)序列緊密板式熱交換器Seriesofcloselyspacedplatesinaframepress─流體可以為同向或反向；板式熱交換版如下：每個板式熱交換有四個流體通口。(IntroductiontoFoodEngineering,R.P.SinghandD.R.Heldma

6、n,AcademicPress,1993,pg.132)產物特質：滴黏稠度液體(<5Pas)鮮少固形物低管內壓力優勢高容量溶液清洗及檢查板具交換容易機具緊密熱回復率高(e.g.70%)可取得1℃之間差異之熱介質組裝具彈性衛生設計劣勢起始花費高僅對低速率之產物具效率低管壓(<20atmos)黏稠度限制(IntroductiontoFoodEngineering,R.P.SinghandD.R.Heldman,AcademicPress,1993,pg.133)刮板式熱交換機─ScrapedSurface(SweptSurface)HeatEx

7、changers對高黏性流體的處理較困難，需要額外的設計使流體通過交換系統。無法直接加壓就可達成需求，因為無法達成恆定均於內壓。因此，可利用機械能提供產物形成亂流來形成穩定之熱交換。.(FundamentalsofFoodProcessEngineering,R.T.Toledo,VanNostrandReinholdPubl.,1991,2nded.,p.262)即時於小區域之熱交換下得到良好的熱傳導效果。熱交換內壁通常為不鏽鋼、鎳或是鉻鎳合金，刮片為塑膠或塑膠層壓板，旋轉速度為150～500rpm，能夠加熱或冷卻，亦適用含微粒的流體。實

8、例應用花生醬、烤豆、蕃茄醬、派餅內餡、濃縮果汁、湯。並能作為打泡、成膠、乳化、結晶、巴斯德殺菌或滅菌處理。接觸式熱交換器直接噴射或注入蒸汽與產物接觸，因熱交換於交換器內無限制，熱