化工原理换热器设计计算

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1、食品工程原理换热器设计14食品工程原理课程设计题目：列管式换热器班级：化工姓名：鲁波14食品工程原理换热器设计14目录第一章设计方案概述和简介31.1概述31.2方案简介41.2.1列管式换热器的分类41.2.2设计方案选定6第二章换热器的设计计算72.1物性参数的确定72.1.1定性温度，取流体进口温度的平均值72.1.2果汁和水在定性温度下的相关物性参数72.2估算传热面积72.2.1计算热负荷72.2.2确定冷却水用量72.2.3传热平均温度差82.2.4初算传热面积82.2.5工艺结构尺寸8

2、2.3换热器校核102.3.1传热面积校核102.3.2壁温的计算132.3.3核算压力降13第三章辅助设备的计算和选型143.1其他附件的设计和计算143.1.1拉杆规格143.1.2接管15第四章设计结果汇总表15第五章设计评述16参考文献16符号说明18致谢19第一章设计方案概述和简介1.1概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。化工生产中换热器的使用十分普遍，由于无聊的性质、歘热要求各不相同，换热器的种类很多。了解各种换热器的特点，根据工艺要求正确选用适当类型的换热器

3、是非常重要的。14食品工程原理换热器设计14按照热量交换的方法不同，分为间壁式换热器、直接接触式换热器、蓄热式换热器三种。化工生产中绝大多数情况下不允许冷、热两流体在传热过程中发生混合，所以，间壁式换热器的应用最广泛。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体温度较低，吸收热量。换热器在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中都有广泛应用，且它们是上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。1.2方案简介根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。以下根据本次的设计

4、要求，介绍几种常见的列管式换热器。1.2.1列管式换热器的分类1.2.1.1U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。此外，其造价比管定

5、管板式高10%左右。1.2.1.2浮头式换热器浮头式换热器的结构如下图1-3所示。其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。1.2.13.填料函式换热器14食品工程原理换热器设计14填料函式换热器的结构如图1-4所示。其特点是

6、管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗，维修方便。其缺点是填料函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用。1.2.2设计方案选定1.2.2.1换热器类型的选择按照设计任务书的要求，热流体果汁入口温度80℃，出口温度20℃，冷流体是水，入口温度6℃，出口16℃，操作压力小

7、于0.6MPa，果汁的温度变化为60℃比较大。基于这些要求，应选择填料函式换热器，是由于它具有管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力、制造方便和易于清洗的特点。1.2.2.2流体路径的选择果汁是粘度较大的液体，且需要冷却，所以选择走壳程，并且，填料函式换热器具有不论管内还是管间都易于清晰地优点，又给果汁走壳程增添了有力的理论依据。这样，冷却水即走管程。按照一般情况，选用规格为25*2.5mm的不锈钢无缝管。1.2.2.3.列管式换热器设计的主要内容14食品工程原理换热器设计14列

8、管式换热器的设计和分析包括热力设计、流体设计、结构设计、以及强度设计。其中以热力设计最为重要。不仅在设计一台新的换热器时需要进行热力设计，而且对于已生产出来的，甚至已投入使用的换热器在检验它是否满足使用时，均需要进行这方面的工作。热力设计是指根据使用单位提出的基本要求，合理的选择运行参数，并根据传热学的知识进行传热计算。第二章换热器的设计计算2.1物性参数的确定2.1.1定性温度，取流体进口温度的平均值壳程流体果汁的定性温度：管程流体水的定性温度：2.1.2果汁和水在