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食品工程原理课程设计说明书
设计题目:
姓 名:
班 级:
学 号:
指导教师:
日 期: 任务书
设计参数
某生产过程中,需将400kg/h的从℃进一步冷却至℃之后进入生产装置,其工作压力为MPa,冷却介质采用,其工作压力为0.MPa,水入口温度为 ℃,出口温度为℃,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) 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d\L\n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(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)1 确定设计方案 1
1.1 选择换热器的类型 1
1.2 流动空间及流速的确定 1
2 确定物性数据 1
3 计算总传热系数 1
3.1 热流量 1
3.2平均传热温差 2
3.3冷却水用量 2
3.4污垢热阻 2
3.5 总传热系数 2
4 计算传热面积 3
5 工艺结构尺寸 3
5.1管径和管内流速 3
5.2管程数和传热管数 3
5.3平均传热温差校正及壳程数 3
5.4传热管排列和分程方法 4
5.5壳体内径 4
5.6折流板 4
5.7接管 4
6 换热器核算 5
6.1热量核算 5
6.1.1壳程对流传热系数 5
6.1.2管程对流传热系数 5
6.1.3传热系数K 6
6.1.4传热面积S 6
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
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
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