食品科学与工程课程设计

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1、课程设计报告课程名称：食品工程原理题R：列管式固定管板式换热器的设il学院：生命科学与食品工程专业：食品科学与工程班级：学号：学生姓名：起讫口期：2014年5月5曰至2014年5月12口指导老师：目录機4一、设计目的与内容4二、设计任务书5三、设计方案简介51.操作条件下流体的物性参数52.列管式换热器型式的选择53.冷热流体流程、流向的选择64.换热器规格及其在管板上的排列方式65.列管式换热器作用66•列管式换热器优点67.设计流程图8四、传热过程工艺计算91•热负荷Q92.传热面积A93.换热器的基本尺寸（如d、

2、1、n、管程数级管子的排列）......104.K的校正105.传热器面积核算12五、设备结构的设计121.外壳直径及长度12六、主要附属件的选定141•接管直径143•折流挡板164•其他附件16七、主要符号说明17八、设计心得18九、参考文献19概述列管式换热器乂称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。主耍由壳体、管朿、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用

3、。壳体内装有管束，管束两端同定在管板上。由于冷热流体温度不同，壳体和管束受热不同，其膨胀程度也不同，如两者温差较大，管子会扭弯，从管板上脱落，甚至毁坏换热器。所以，列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的办法，消除或减小热应力。根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为以下几个型式。(1)固定管板式壳体与传热管壁温度之差大于50°C,加补偿圈，也称膨胀节，当壳体和管束之间有温差时，依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间的不同的热膨胀。(2)浮头式两端的管板，一端不与壳体相连，可自由沿管长方向浮动。当壳体与

4、管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。特点：结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一种结构形式。(3)U型管式把每根管子都弯成U形，两端固定在同一管板上，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。特点：结构较简单，管程不易清洗，常为洁浄流体，适用于高压气体的换热。一、设计目的与内容：设计一台用饱和水蒸气(表压400〜500kPa)加热水的列管式固定管板换热器，水流量为80(t/h),水温由15°C加热到60_°C。确保换热器能正常工作，并且节约换热器用材，在使用过

5、程中能节约能量，效率高的效果。二、设计任务书：①热负荷②传热面积③管子排列④外壳直径及长度⑤接管直径⑥外壳及管板厚度⑦设计主视图、左视图（部分剖）。⑧零部件明细表，标题栏表。三、设计方案简介1.操作条件下流体的物性参数蒸汽绝对压力500KPa,其相应的温度Ts=151.7°C，此时蒸汽的物性参数：密度P=2.6673kg/m3汽化潜热丫=2113.2kJ/kg水的定性温度tMO°C，此时水的物性参数：cp=4174J/kg*°C；u=653.2X10bpaes；入=0.6333W/m2*k；P-992.2kg/m31.

6、列管式换热器型式的选择选择:定板式型2.冷热流体流程、流向的选择冷热流体流程：冷流体走管程，热流体走壳程冷热流体流向：逆流3.换热器规格及其在管板上的排列方式换热管规格：025X2.5mm换热管排列方式：正三角型4.列管式换热器作用：换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的

7、主要设备之一。1.列管式换热器优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。7.设计流程图设计流程图裕度过大或过小工艺流程图水传热过程工艺计算1.热负荷QQ=mscp(t2-t,)=4.17X106W或J/s由于热损失约3%-5%，所以Q’=QX1.05=4.38X106W或J/

8、s2.计算水蒸气流量忽略热损失，则水蒸气流量为：QmA=~=4380/2113.2=2.07kg/sr3.传热面积八Q=KAA取仁1200W/m2•k由于△tm=(At1-AT2)/(ln(At,/AT2)代人数据得/^=112.71由①可求得A=32.3m2且(1.1〜1.2)A求出实际4=1.1A=35.6m2初选换热器的规格