食品工程原理课程设计--管壳式冷凝器设计.docVIP

食品工程原理 课程设计说明书 管壳式冷凝器设计 姓名： 学号： 班级： 目 录 食品工程原理课程设计任务书……………………………2 流程示意图…………………………………………………3 设计方案的确定及说明……………………………………4 设计方案的计算及说明（包括校核）……………………6 离心泵的相关计算及选择……………………………………13 设计结果主要参数表 ……………………………………14 主要符号表 ……………………………………………15 设计评价及问题讨论 ……………………………………16 参考文献 ……………………………………………17 一 食品工程原理课程设计任务书 设计题目 管壳式冷凝器设计． 设计任务： 将制冷压缩机压缩后的制冷剂（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。 设计条件: 1.冷库冷负荷Q0=学生学号最后2位数*100（kw）； 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, 每班分别可取进口水温度15℃ 4.传热面积安全系数5%～15%。 四．设计要求： 1.对确定的工艺流程进行简要论述； 2.物料衡算，热量衡算； 3.确定管式冷凝器的主要结构尺寸； 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（包括校核）；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,管壳式冷凝器的装配图A3纸一张。 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。 1→2由蒸发器内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； 2→3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。 4→4’液态F—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；5→1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内多程式结构，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、设计方案的确定及说明。 1·流体流入空间的选择 本设计采用河水为冷却剂，河水比较脏和硬度较高，受热后容易结垢。同时，氨走壳程也便于散热，从而减少冷却水的用量。因此，为方便清洗和提高热交换率，冷却水应走管程，氨制冷剂应走壳程。 2·流速的选择 查得列管换热器管内水的流速，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。 3·冷却剂适宜温度的确定及制冷剂蒸发温度，冷凝温度，过热温度和过冷温度。 本设计冷却剂的进口温度为15℃。而一般卧式管壳式冷凝器冷却剂的进出口的温度之差为4～10℃，本方案取为6℃，所以出口温度为21℃。 冷库温度为0～4本设计取0℃，蒸发温度一般比库内空气低8～12℃本设计取t0=-10℃ 可取7～14℃本设计取tk=25℃。 过冷温度比冷凝温度低3～5℃本设计取tu=20℃ 过热温度比蒸发温度高3～5℃本设计取tp=-5℃ 4·冷凝器的造型和计算 4．1 水冷式冷凝器的类型 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。 本方案采用氨为制冷剂，氨化学式为NH3，标准沸点为—33.34 °C，密度比空气小，极易溶于水，易液化。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、为增加其传热面积，氨所用的管道采用低肋管； 5、室内布置，操作较为方便。 4．2 冷凝器的选