《食品工程原理列管式换热器课程设计实例副本.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《食品工程原理列管式换热器课程设计实例副本.doc（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学 号： 课 程 设 计题 目年处理 ？万吨牛奶换热器设计学 院环境及资源学院专 业食品科学及工程班 级2021食品？班学生姓名指导教师常海军 周文斌2021 年12月31日重庆工商大学课程设计成绩评定表学院： 环资学院 班级： 2021食品？班 学生姓名： 学号： 工程分值优秀(100x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x4管程 =0.60.8 正方形排列：2管程 =0.550.7 4管程 =0.450.65壳体内径D的计算值最终应圆整到标准值。 1.7.2 折流板 在壳程管束中，一般都装有横向折流板，用以引导流体横向流过管束，增加流体速度，以增强传热；同时
2、起支撑管束、防止管束振动和管子弯曲的作用。 折流板的型式有圆缺型、环盘型和孔流型等。 圆缺形折流板又称弓形折流板，是常用的折流板，有水平圆缺和垂直圆缺两种。切缺率(切掉圆弧的高度及壳内径之比)通常为2050。垂直圆缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有悬浮固体粒子流体用的水平热交换器等。垂直圆缺时，不凝气不能在折流板顶部积存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部积存。弓形折流板有单弓形和双弓形，双弓形折流板多用于大直径的换热器中。 折流板的间隔，在允许的压力损失范围内希望尽可能小。一般推荐折流板间隔最小值为壳内径的1/5或者不小于50 mm，最大值决定于支持管所必要的最大间隔。 1.7.3 壳程接
3、收 壳程流体进出口的设计直接影响换热器的传热效率和换热管的寿命。当加热蒸汽或高速流体流入壳程时，对换热管会造成很大的冲刷，所以常将壳程接收在入口处加以扩大，即将接收做成喇叭形，以起缓冲的作用；或者在换热器进口处设置挡板。 2 设计方案简介因为我们要加热的材料是果汁，流体压力不大，管程及壳层温度差较大，并考虑易清洗性，所以初步确定选用固定管板式换热器。 流体流动空间及流速确实定因为本次所要处理的果汁及冷却水的进出口温差都大于50C，所以需要焊接膨胀节。由于果汁较水有腐蚀性，而管子及管箱用耐腐蚀材料造价低,故应使果汁走管程，冷却水走壳程。考虑到要进展加热的是果汁，所以选用不锈钢材质的管。综上所述，
4、选用带膨胀节的固定管板式换热器，选用的不锈钢管，管内流速取u=m/s.二工艺及设备设计计算1 确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值壳程水的定性温度为： 管程果汁的定性温度为： t =50 根据定性温度，查得：果汁在50下的有关物性数据如下： 密度 = 1050 kg/定压比热容 =3.98 kJ/(kgK)导热系数 =W/(mK)黏度 =Pas冷却水在11下的有关物性数据如下： 密度 =999.7 kg/定压比热容 =4.191 kJ/(kg)导热系数 = 0.5741 W/(m)黏度 =Pas2 计算总传热系数2.1 热流量=2000(80-20)=477600 kJ/h=132.
5、7(kW)2.2 平均传热温差=2.3 冷却水用量 kg/h2.4 总传热系数K管程传热系数 2300Re10000过渡流 Pr= 流体被冷却n=0.3 = =2415W/()壳程传热系数假设壳程的传热系数 W/()污垢热阻 () / W() / W管壁的导热系数 .4 W/(m)，故 = = 398 W/()3 传热面积的计算 S= S4 工艺构造尺寸4.1 管径和管内流速选用25mmmm的不锈钢管，管内流速取ui=m/s。4.2 管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数 =根4根按单管程计算，所需的传热管长度为：L=m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程构造。现取传热管长=6
6、m，那么该换热器的管程数为:N=9(管程)传热管总根数为：N=34.3 平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数R =6 P =按单壳程，三管程构造，温度校正系数查表得： 平均传热温差 = 4.4 传热管排列和分程方法焊接法，那么25=31.25 mm 32 mm横过管束中心线的管数 壳体内径采用多管程构造，取管板利用率=0.7，那么壳体内径为：32mm圆整可取D=273mm。4.6 折流板数273=68.25mm， 故可取h=65mm 。取折流板间距B=0.3D,那么 273=81.9mm，可取B为150mm 。折流板数 N=-1=-1=39块折流板圆缺面水平装配。4.7 接收壳程流体进
7、出口接收:取接收内流速为u= m/s,那么接收内径为： =0.0635m取标准管径为 60 mm 。管程流体进出口接收:取接收内流速为u= m/s,那么接收内径为：0.0212m取标准管径为 20 mm5 换热器核算5.1 热量核算1壳程对流传热系数 对圆缺形折流板,可采用克恩公式：当量直径，由正三角形排列得d=0.020m壳程流通截面积：=BD(1- (1-)=0.00896m壳程流体流速及其雷诺数分别为=0.353m/s 2000Re100000 Pr=黏度校正 W/()2管程对流传热系数=m=m/s (2300Re10000)3传热系数K = W/()4传热面积S S=m该换热器的实际传
8、热面积m该换热器的面积裕度为 H=该换热器的面积裕度适宜，该换热器能够完成生产任务。5.2 换热器内流体的流动阻力1管程流动阻力由Re=5230，传热管相对粗糙度，查摩擦因数图得，流速m/s， kg/，所以=Pa= Pa故 Pa 100 KPa管程流动阻力在允许范围之内。2壳程阻力流体流经管束的阻力 F=0.4正方形错列 Pa流体流过折流板缺口的阻力 B= ，D=0.273 m Pa总阻力 Pa 10 KPa 壳程流动阻力也比拟适宜。三辅助设备的计算及选型1 封头壳体内径较小，故采用封头。接收和封头可用法兰或螺纹连接，封头及壳体之间用螺纹连接，以便卸下封头，检查和清洗管子。2 分程隔板分程隔板
9、可提高介质流速，增强传热。同时应严防分程隔板的泄漏，以防止流体的短路。四设计结果汇总表换热器型式：带膨胀节的固定管板式管口表换热面积m2符号尺寸用途连接型式工艺参数：a果汁入口平面名称壳程管程b果汁入口平面物料名称冷却水果汁c冷却水入口凹凸面操作温度，6/1680/20d冷却水入口凹凸面流量，kg/h113962000e排气口凹凸面流体密度，kg/m99971050f放静口凹凸面流速，m/s传热量，kW总传热系数，W/m2对流传热系数，W/m286231837污垢系数，m2/W阻力降，Pa952479912程数19推荐使用材料不锈钢不锈钢管子规格252.0管数27管长，mm6000管间距，mm
10、32排列方式正三角形折流板型式弓形上下间距，mm150切口高度25%壳体内径，mm273保温层厚度，mm(五设计评述该换热器是专为冷却果汁设计的，严格按照国家及行业标准设计。这是我第一次做该类设计，虽然努力依照标准设计但许多地方仍不太明确，且没有任何实际经历，漏洞在所难免。通过此次设计课程，我学到了许多理论课中所学不到的知识。开场时一团雾水的我，经过一周的资料搜集和研读才开场设计工作，中途对数据进展了数次调整，同学们互相帮助及鼓励，终于在今天完成了这次任务。虽然过程是艰辛的，但成功的喜悦远大于痛苦。这次刻骨铭心的经历必会对我未来产生深远的影响。 (六参考文献1.2.3.4.中华人民共和国国家标
11、准.GB151-1999钢制管壳式换热器.国家技术监视局,19995.中华人民共和国国家标准.JB/T 4715-92 固定管板式换热器型式及根本参数.国家技术监视局,19926.中华人民共和国国家标准.HG 20537.2-1992(2021) 管壳式换热器用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求.国家技术监视局,2021 (七主要符号说明英文字母B 折流板间距，m； N管程数；C 系数，无量纲； Nu 努塞尔特准数；d 管径，m； Qi 热流量 ；kJ/hD换热管外壳内径，m P 压力，Pa；因数f 摩擦系数； Pr 普兰特准数；F 系数； R 热阻，() / W；h 圆缺高度，m； Re 雷诺准数；K 总传热系数，w/ m； S 传热面积，m；L 管长，m； t 冷流体温度，；m程数 T 热流体温度，；N折流板数 u 流速，m/s； 指数、单程管数。 W 质量流量，kg/s； 希腊字母对流传热系数，w/m； 有限差值；导热系数，w/m； 密度，kg/； 粘度，Pas； 校正系数。下标c 冷流体； h 热流体；i 管内； m 平均；o 管外； s 污垢。八致谢这个艰巨的任务终于完成了，我在此向给予我帮助的XXX教师和XXX同学们致于衷心的感谢和诚挚的祝福。