食品工程原理课程设计说明书--列管式换热器设计

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1、食品工程原理课程设计说明书设计题目：列管式换热器设计姓名：张晗班级：食品科学与工程七班学号：200840617223指导教师：张春芝日期：2010年6月24日任务书设计参数某生产过程中，需将4800kg/h的热水从180℃进一步冷却至80℃之后进入生产装置，其工作压力为6.9MPa，冷却介质采用自来水，其工作压力为0.35MPa，自来水入口温度为18℃，出口温度为30℃，试设计一台列管式换热器，完成该生产任务，并画出所选用的列管换热器及工程流程图。设计步骤1)确定流体在换热器两端的温度，选择列管换热器的形式。2

2、)计算流体的定性温度，确定流体的物性数据。3)根据传热任务计算热负荷。4)计算平均温差，并根据温度差校正系数不应该小于0.8的原则，决定壳程数。5)根据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选定总传热系数K值。6)有总传热速率方程Q=KS△初步算出传热面积S，并确定换热器的基本尺寸(如dL及管子在管板上的排列等)，或按系列表选择设备规格。7)计算管程、壳程对流传热系数，确定污垢热阻，再计算总传热器系数K。比较K选和K计，若，则初选的设备规格。否则需另设K选值，重复以上极端步骤设计要求1）写出设计计算书

3、（计算过程及计算结果尽量表格化）2）画出列管式换热器示意图3）画出管子排列形式示意图4）附有总汇表目录1确定设计方案11.1选择换热器的类型11.2流动空间及流速的确定12确定物性数据13计算总传热系数13.1热流量13.2平均传热温差23.3冷却水用量23.4污垢热阻23.5总传热系数24计算传热面积35工艺结构尺寸35.1管径和管内流速35.2管程数和传热管数35.3平均传热温差校正及壳程数35.4传热管排列和分程方法45.5壳体内径45.6折流板45.7接管46换热器核算56.1热量核算56.1.1壳程对

4、流传热系数56.1.2管程对流传热系数56.1.3传热系数K66.1.4传热面积S6参考文献7致谢8（一）确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温度变化情况：热流体进口180℃，出口温度80℃；冷流体进口温度18℃，出口温度30℃。该换热器用循环冷却税冷却，冬季操作时温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。2.流动空间及流速的确定由于循环冷却易结垢，应是循环水走管程，选用25×2.5的碳钢管，管内流速取。（二）确定物性数据壳程的定性温度　

5、　　　　　　　　　T=(140+40)/2=90(℃)管程流体的定性温度为t=(15+28)∕2=21.5（℃）水在90℃下的有关物性数据如下密度定压比热容℃热导率粘度循环冷却水在21.5℃下的物性数据：密度定压比热容热导率粘度（三）计算总传热系数1．热流量2.平均传热温差℃3.冷却水用量4．总传热系数K管程传热系数Re=壳程传热系数假设壳程的传热系污垢热阻管壁的导热系数(四)计算传热面积考虑15%的面积裕度，（五）工艺结构尺寸1.管径和管内流速选用传热管（碳管），取管内流速。2.管程数和流速确定单程传热管数按

6、单程管计算，所需的传热管长度为按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管L=6m，则该换热器管程数为传热管总根数N=652=130（根）3.平均传热温差校正及壳程数平均传热温差校正系数按单壳程，双管程结构，温差校正系数查表5-3平均传热温差4.传热管排列和分程方法采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，搁板两侧采用正方形排列。取管心距，则t=1.25×25=31.25≈32(mm)横过管束中心线的管数5.壳体内径采用多管程结构，取管板利用率，则壳体内径为圆整可取D=450mm。6.折流板采用弓形折

7、流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的高度为h=0.25×450=112.5(mm),顾可取h=110mm。取折流板间距B=0.3D，则B=0.3×450=135（mm），可取B为150mm。折流板数折流板圆缺面水平装配。7.接管课程流体进出口接管：取接管内水的流速为u=1.0m/s，则接管内径取标准管径为50mm。管程流体进出口接管：取接管内循环水流速u=1.5m/s，则接管内径为取标准管径为90mm。（六）换热器核算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

8、三角形排列得壳程流通截面积得壳程流体流速及其雷诺数分别为普朗特数粘度校正（2）管程对流传热系数管程流通截面积壳程流体流速及其雷诺数分别为普兰特准数（3）传热系数K（4）传热面积S该换热器的实际传热面积该换热器的面积裕度传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。参数管程壳程流量/363604700进/出温度/℃15/28140/40压力/Pa物性定性温度/℃21.590密度/998.2