食品工程原理课程设计报告书.doc

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1、.食品工程原理课程设计---管壳式冷凝器设计....目录食品工程原理课程设计任务书………………………………2流程示意图……………………………………………………3设计方案的确定………………………………………4冷凝器的造型计算……………………………6核算安全系数……………………………………8管壳式冷凝器零部件的设计………………………………10设计概要表………………………………………12主要符号表…………………………………13主体设备结构图…………………………………………14设计评论及讨论………………………………………14参考文献……………………………

2、…………15....（一）食品科学与工程设计任务书一、设计题目：管壳式冷凝器设计二、设计任务：将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。三、设计条件：1、冷库冷负荷Q0=1700KW；2、高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环；3、冷凝器用河水为冷却剂，取进水温度为26~28℃；4、传热面积安全系数5～15%。四、设计要求：1.对确定的设计方案进行简要论述；2.物料衡算、热量衡算；3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5.编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；④.

3、流程示意图；⑤.流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。）6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构（3号图纸）、花板布置图（3号或4号图纸）。....（二）流程示意图流程图说明：本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。12由蒸发器所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高；23高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。44’液态F

4、—22不断贮存在贮氨器中；4’5使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器；51低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。5’1是一个回热循环。本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。....（三）设计方案的确定设计方案的确定包括制冷剂的选择、冷凝器型式的选择、流体流入冷凝器空间的选择、冷却剂的选择及其进出口温

5、度的确定等。一、冷凝器造型与冷凝剂的选择本次设计是以河水为冷却剂，本人选择氨高效卧式冷凝器为设计对象。此冷却系统的原理是将压缩机排出的高温、高压氨气等压冷凝成液体，在冷库中蒸发，带走待冷物料的热量，起到冷却物料的效果。本方案采用F—22为制冷剂，F—22化学式为CHFCl，名称为二氟一氯甲烷，标准沸点为—40.8℃，凝固温度为—160℃，不燃烧，不爆炸，无色，无味。冷凝器型式的选择：本方案采用卧式壳管式冷凝器。卧式管壳式水冷凝器的优点是：1、结构紧凑，体积比立式壳管式的小；2、传热系数比立式壳管式的大；3、冷却水进、出口温差大，耗水量少；4、为增

6、加其传热面积，F-22所用的管道采用低肋管；5、室布置，操作较为方便。二、流体流入空间选择由于冷却剂为河水，根据不洁净或易结垢的物料应当流经易清洗的一侧，饱和蒸汽一般应通入壳程，以便排出冷凝液，被冷却物料一般走壳程，便于散热和减少冷却剂用量，所以确定冷却水走管程，冷凝剂（F22）走壳程。三、流速选择查得列管换热器管水的流速，管程为0.5～3m/s，壳程0.2～1.5m/s[2]....；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为1.5m/s。四、冷却剂适宜出口温度的确定任务书要求进水温度为26~28℃，选择进口温

7、度=26°C。卧式冷凝器的端部最大温差（t-t）可取7~14°C，冷却水进口温差为4~10°C。提高冷凝器的传热平均温差△可以冷凝器的传热面积，从而减少传热面积、降低成本。前提是出口水温度不能高于冷凝剂的冷凝温度t，跨程温差小于28°C。所以确定出口水温度=32°C，冷凝剂（F22）的冷凝温度t=35°C。五、冷凝剂的蒸发温度和过冷温度确定冷凝器的热负荷，减少系数φ可以有效降低热负荷。其中热负荷系数φ受冷凝温度和蒸发温度影响，蒸发温度t提高，可以降低热负荷系数φ。由于冷凝剂的蒸发温度要比工作温度低8~10℃，已知工作温度为0~4℃，即t取值-8~

8、-4℃。综上所述，确定蒸发温度t=-10℃。冷凝器过冷一般不小于1℃，取过冷温度t=32℃。六、管体材料及管型的选择选取规格为38×2.