食品工程原理课程设计：列管式换热器的设计

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1、《食品工程原理》课程设计设计题目　列管式换热器的设计学生姓名　学生学号　专业班级指导教师　设计时间　2012年12月20日目录(一)概述及设计方案简介11设计方案简介11.1选择换热器的类型11.2换热管布置和排列问距11.3折流挡板形式11.4流体流动空间及流速的确定1（二）工艺及设备设计计算11确定物性数据12计算总传热系数22.1热流量22.2平均传热温差22.3冷却水用量22.4总传热系数K23传热面积的计算34工艺结构尺寸34.1管径和管内流速34.2管程数和传热管数44.3平均传热温差校正

2、及壳程数44.4传热管排列和分程方法44.5壳体内径44.6折流板数44.7接管55换热器核算55.1热量核算5（三）辅助设备的计算及选型6（四）设计结果汇总表7（五）主要符号说明8（六）参考资料8（七）果汁的生产工艺流程图9食品工程原理课程设计任务书学生姓名班级指导教师钟敏题目换热器的设计设计基本参数处理能力：5000kg/h设备型式：列管式换热器操作条件：冷却介质：水入口温度：5℃，出口温度：15℃果汁：入口温度：75℃，出口温度：25℃。设计要求及内容1、设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要

3、设备的形式进行简要论述。2、主要设备的工艺设计计算物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。3、辅助设备的选型典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。4、编写设计说明书将设计所选定的工艺流程方案、主要步骤及计算结果汇集成工艺设计说明书。应采用简练、准确的文字图表，实事求是的介绍设计计算过程和结果。设计说明书要求在6000字以上，A4纸打印。设计说明书内容：（1）封面（课程设计题目、学生班级、姓名、指导教师、时间）（2）目录（3）设计任务书（4）概述与设计方案简

4、介（5）工艺及设备设计计算（6）辅助设备的计算机选型（7）设计结果汇总表（8）设计评述（9）参考资料（10）主要符号说明（11）致谢(一)概述及设计方案简介1设计方案简介1.1选择换热器的类型因为我们要加热的材料是果汁，流体压力不大，管程与壳层温度差较大，并考虑易清洗性，所以初步确定选用固定管板式换热器。1.2换热管布置和排列问距常用换热管规格有Φ19*2nm、Φ25*2nm、Φ25*2.5nm。标准管子的长度常用的有1500mm，2000mm，3000mm，6000mm等。当选用其他尺寸的管长时，应

5、根据管长的规格，合理裁用，避免材料的浪费。故该设计选用Φ25*2nm的不锈钢管，长度6000mm，排列方式为采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。1.3折流挡板形式1.4流体流动空间及流速的确定因为本次所要处理的果汁与冷却水的进出口温差都大于等于50℃，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。考虑到要进行加热的是果汁，所以选用不锈钢材质的管。综上所述，选用带膨胀节的固定管板式换热器，管内流速取u=0.5m/s

6、。（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9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=1050kg/定压比热容=3.98kJ/(kg·K)导热系数=W/(m·K)黏度=0.00215Pa·s冷却水在10℃下的有关物性数据如下：密度=999.7kg/定压比热容=4.191kJ/(kg·K)导热系数=0.5745W/(m·℃)黏度=0.0013077Pa·s2计算总传热系数2.1热流量=5000×3.

7、98×(75-25)=995000kJ/h=276.4(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9Pr=流体被冷却n=0.3==1318W/(·℃)℃）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.4W/(m·℃)，故==390W/(·℃)3传热面积的计算S′=（）考虑15%的面积裕度，S=1.15×S′=1.15×19.46=22.38（）4工艺结构尺寸4.1管径和管内流速9选用φ25mm×2.0mm的不锈钢管

8、，管内流速取ui=0.5m/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===7.64根≈8根按单管程计算，所需的传热管长度为：L===35.6m按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长=6m，则该换热器的管程数为:=≈48(管程)4.3平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数R==5P==0.143按单壳程，三管程结构，温度校正系数查表得：=0.93平均传热温差=℃4.4传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内