换热器或冷却设备设计

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1、¥食品工程原理课程设计说明书大豆油冷却设备的设计姓名：耿栋辉学号：201320010514班级:国食科F303班2015年12刀21日设计任务书一、设计依据及指导思想3二、主要参数说明3三、设计计算51、确定设计方案52、确定物性数据53、计算总传热系数64、计算传热面积75、工艺结构尺寸76、换热器核算-91）热量核算-92）换热器内流体的流动阻力113）换热器主要结构尺寸和计算结果总表13四、设计结果16五、参考文献16一、设计依据及指导思想换热器广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。在食品工业中的加热、冷却、蒸发和干燥

2、的单元操作中，我们也经常见到换热器应用于食品物料的加热或冷却介质间的热交换。在众多类型的换热器结构屮，管壳式换热器应用最为广泛，因此要根据特定的工艺要求设计合理的换热器，以满足不同场所的盂求。选择换热器时，要遵循经济，传热效果优，方便清洁，符合实际需要等原则。换热器分为儿大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。在众多类型的换热器中，浮头式换热器应用较为广泛。它的结构简单，其优点有介质间温差不受限制，可在高温，高压下工作,可用于结垢比较严重的场合，可

3、用于管程易腐蚀场合，尤其是其内管束可以抽出，以方便清洗管及壳程，管束在使用过程中市温差膨胀而不受壳体约束，不会产生温差压力，所以，首选浮头式换热器。二、主要参数说明B——折流板间距，m；C——系数，无量纲；d——管径，m；D换热器外壳内径，m；f——摩擦系数；F——系数；h圆缺高度，m；K——总传热系数，W/(m2-°C)；L管长，m；m——程数；n指数；N——管数；NB——折流板数;Nu——怒赛尔特准数；P——压力，Pa；Pi一一普兰特准数q热通量，W/m2；Q——传热速率，W；i——半径，m；R——热阻，加2.£/炉；Re雷诺数；S传热面积，m

4、2；t——冷流体温度，°C；T——热流体温度，°C；u流速，m/s；W质量流量，kg/s；a——对流传热系数，w/(加$口。C)A——有限差值；X——导热系数，u——粘度，Pa.s；P——密度，kg/m3；e——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.三、设计计算1・确定设计方案工艺要求：某生产过程中，需将5600kg/h的大豆油从130°C冷却至30°C,压力为0.3MPa；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度15°C,出口温度为25°C。(1)选择换热器的类型两流体温度变化情况

5、:热流体进口温度130°C,出口温度30°C,冷流体(循环水)进口温度15°C,出口温度25°Co浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管朿能容易的插入或抽出壳体，这样为检修，清洗提供了方便。(1)流动空间及流速的确定由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水疋管程，油品走壳程。选用025mmx2.5mm的碳钢管，管内流速取冷=0.5m/s。2.确定物性数据定性温度：可取流体进口温度的平均值。壳程大豆油的

6、定性温度为t」3O；5()=9o(°c)管程冷却水的定性温度为匸20+50=35(®根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。大豆油在90°C下的有关物性数据如下：密度P°=825kg/m3定压比热容C&=2.22kJ/(kg-°C)导热系数入=0.140W/(m-°C)粘度“°=0.000715Pas循环冷却水在35°C下的物性数据：密度Pj=994kg/m3定压比热容。[片=4.08kJ/(kg°C)导热系数=0.626W/(m°C)粘度//,=0.0007225Pas3.计算总传热系数(1)热流量2o=^oCpoAro=6500/3

7、600x2.22x(130-50)=320.67(kW)50.9(°C)⑵平均传热温差血=時川°一您(发20)(△<](13U—3UIn—LInAz250-20(1)冷却水用量=9431.47(kg/h)Q._320.67x3600—△厂4.08x(50-20)(2)总传热系数K管程传热系数R=如凰=0.02x0.5x994“375779“0.00072250.8z=0.023人diIA,cerr0.626/-rc・80.023x^x(13757.79)、0.4f4.08xl03x0.0007225.40.6262737.01W/(m2-°

8、C)如果是冷凝器设计，管程对流传热系数按书上P169第5-7节内容进行计算壳程传热系数假设壳程的传热系数CT0=400W/