VI溶全脂牛乳粉工藝生產(chǎn)的能量衡算計算案例概述1.1能量衡算依據(jù)（1）基本工藝流程和工藝參數(shù)；（2）物料衡算中有關(guān)物料的使用量；（3）各種介質(zhì)的名稱、數(shù)量、參數(shù)，例如溫度；（4）基本的物質(zhì)性質(zhì)參數(shù)，例如熱焓；[11]1.2主要過程能量衡算1.2.1熱量的計算蒸汽的使用主要體現(xiàn)在原料乳的預(yù)熱、殺菌、真空濃縮、噴霧干燥、流化床等步驟中，本次設(shè)計中采用的加熱蒸汽溫度160℃以及350℃，根據(jù)冷凝潛熱表查得，160℃的飽和蒸汽的冷凝潛熱r=2087.1KJ/Kg，能量利用率為95%，57℃的飽和蒸汽的冷凝潛熱r=2378.1KJ/Kg，由于原料乳的比熱容變化不是很大，所以本文采用的比熱容均為1.5kJ/(kg·℃)（1）預(yù)熱過程中的熱量：原料乳從5℃加熱到45℃，在此溫度范圍內(nèi)，原料乳的平均比熱容為1.5kJ/(kg·℃)，所以根據(jù)能量守恒定律：傳熱過程傳熱量Q=M奶×C奶×△t奶=4457.6829kg×1.5kJ/(kg·℃)×(45-5)℃=445768.29KJ，消耗蒸汽的量D=Q÷(r×95%)=445768.29KJ÷(2087.1KJ/Kg×0.95)=221.8238Kg。（2）殺菌過程中的熱量：原料乳從45℃加熱到了150℃，在此設(shè)計中，原料乳的比熱容變化并不大，所以采用的比熱容為1.5KJ/(kg·℃)，所以根據(jù)能量守恒定律，Q=M奶×C奶×△t奶=44457.6829kg×1.5kJ/(kg·℃)×(150-45)℃=1170141.76125KJ，消耗蒸汽的量D=Q÷(r×95%)=1170141.76125KJ÷(2087.1KJ/Kg×0.95)=590.1625Kg（3）真空濃縮過程中的熱量：此過程的蒸發(fā)溫度為57℃，此過程要保證濃縮為標(biāo)準(zhǔn)乳體積的25%，去除水分為4448.7676kg×(1-25%)=3336.5757kg。此過程的乳的溫度有50℃加熱到了57℃。根據(jù)能量守恒定律，Q=M奶×C奶×△t奶=4448.7676Kg×1.5kJ/(kg·℃)×7℃=77853.433KJ，消耗蒸汽的量D=Q÷(r×95%)=77853.433KJ÷(2087.1KJ/Kg×0.95)=39.27Kg。由于在此溫度下濃縮出的蒸汽帶走熱量，所以D蒸汽=3336.5757KJ×2378.1KJ/Kg÷(2087.1KJ/Kg×95%)=4001.88KJ，所以D真空=39.27Kg+4001.88Kg=4041.15Kg。（4）噴霧干燥過程中的蒸汽用量：本文采用的是進(jìn)風(fēng)溫度為150℃，排風(fēng)溫度為80℃，乳粉的比熱容為1.1KJ/Kg*℃，濃縮乳進(jìn)料溫度為45℃，出噴霧干燥塔溫度為70℃，由于真空濃縮取出來3336.5757kg水份，又通過表4-2可得知水占標(biāo)準(zhǔn)乳的88.1%，所以可知所剩水分為：4581.1956kg×88.1%-3336.5757kg=700.3386kg，標(biāo)準(zhǔn)乳中除去水其余物質(zhì)的質(zhì)量為4581.1956

kg×(1-88.1%)=541.2813

kg。設(shè)這步排出的水分為X，牛乳總量為(4430.97254kg-3336.5757kg)=1091.39684kg由于此步得到的干品的含水量為4%，700.3386kg-X/(4430.97254-3336.5757-X)=4%，通過計算可得此處排出的水分為683.919kg，根據(jù)能力守恒定律，噴霧干燥需要的熱量Q奶=M奶×C奶×△t奶=(4430.97254kg-3336.5757kg-683.919kg)×1.1KJ/Kg*℃×(70℃-50℃)=17199.2226KJ，Q水=M水×C水×△t水=683.91kg×1.2KJ/Kg*℃×20℃=57448.44KJ，Q總=Q奶+Q水=17199.2226kJ+57448.44kJ=74647.6626kJ消耗蒸汽的量D=Q總÷(r×95%)=74647.6626kJ÷(2087.1×95%)=37.6486Kg。（5）流化床中干燥所需的蒸汽的量：流化床干燥階段采用105℃進(jìn)風(fēng)溫度，最后干燥物料中的水分為1%，設(shè)這步驟排出的水的量為x，(683.919kg-138.6377kg-x)/(1091.39684kg-683.919kg-x)=1%，經(jīng)計算得：x=49.2830kg，根據(jù)能量守恒定律，Q奶=M奶×C奶×△t奶=(1091.39684kg-683.919kg-11.44kg)×1.1KJ/Kg*℃×(105-70)℃=29251.78124KJ，Q水=M水×C水×△t水=49.2830kg×1.2KJ/Kg*℃×(105-70)℃=7244601KJ，Q總=Q奶+Q水=36500.38224KJ消耗蒸汽的量D=Q總÷（r×95%）=18.41Kg。每日消耗的總熱量：Q=445768.29KJ+1170141.76125KJ+77853.433KJ+74647.6626KJ+36500.38224KJ=1804911.52909KJ每日總蒸汽使用量：D=221.8238Kg+590.1625Kg+4041.15Kg+37.6486Kg+18.41Kg=4911.1949Kg所以，全年蒸汽總用量理論值為：4911.1949Kg×250=1228048.725Kg1.2.2水計算①冷卻水使用原料乳在凈化后的應(yīng)立即冷卻到5℃，以抑制細(xì)菌的增長，保持乳的新鮮度。原料乳由室溫(20℃)冷卻到5℃，原料乳的平均比熱容為1.5kJ/(kg·℃)；水的平均比熱容為1.2kJ/(kg·℃)根據(jù)能量守恒定律可知Q=M奶×C奶×△t奶=4537.7487Kg×1.5KJ/Kg*℃×(20-5)℃=170161.57625KJ，M水=Q÷(C水×△t水)=170161.57625KJ÷(1.2KJ/Kg*℃×15℃)=2701.0409kg牛乳粉在流化床的時候會經(jīng)歷流化床冷卻這一步驟，這時進(jìn)風(fēng)溫度為105℃，從流化床中出來時溫度要低于30℃，本文采用的是25℃，根據(jù)能量守恒定律可知：Q=M奶×C奶×△t奶=(1091.39684kg-683.919kg-11.44kg)×1.5kJ/(kg·℃)×(105-25)℃=79607.568kJ，M水=Q÷(C水×△t水)=79607.568KJ÷(1.2KJ/Kg*℃×75℃)=251.72kg②清潔水使用清潔用水主要用于設(shè)備的清洗，地面以及墻面的清洗，每日估算用量為5000kg。③生活水使用生活水主要用于員工宿舍，食堂，辦公室等地方，每日估算用量為5000kg。所以，全年水總用量為：(5000kg+5000kg+2701.0409kg+251.72kg）×250=3238440.225kg1.1.3電計算每日主要器械耗電量：離心凈乳機(jī)：3KW×1臺×1h=3KW儲奶罐：1.97KW×2臺×24h=286.56KW超高溫瞬時滅菌機(jī)：36KW×1臺×1h=36KW高壓均質(zhì)機(jī)：25KW×3臺×1h=75KW三效蒸發(fā)濃縮器：15KW×1臺×1.5h=67.5KW有細(xì)粉附聚功能的壓力噴霧干燥塔：24KW×2臺×2h=96KW振動流化床：1.9KW×2臺×4h=11.2KW篩粉機(jī)：1.5KW×1臺×1h=1.5KW螺旋輸粉機(jī)：4

KW×1臺×0.5

h=2KW粉劑定量包裝機(jī)：0.9KW×1臺×1h=0.9KW裝箱機(jī)：0.75KW×1臺×0.5h=0.375KW真空封口機(jī)：1.05KW×2臺×2h=1.2KW壓力泵：0.2KW×4臺×24h=19.2KW鼓風(fēng)機(jī)：0.37KW×12臺×24h=106.54KW每日總耗電量：W=3KW+286.56KW+3