食品工程原理列管式换热器设计说明书--.doc

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除食品工程原理设计说 明 书 设计题目： 糖液列管式冷却器的设计 设 计 人： 专业班级： 学 号： 指导老师： 评 分： 评语：二 一 五 年 月 日目录设计任务书一 设计题目：糖液列管式冷却器的设计二 设计任务及操作条件三 选择适宜的列管式换热器并进行核算第一章 设计方案简介第一节 换热器简介一、换热器概述二、换热器的分类第二节 列管式换热器的结构1、管程结构2、壳程结构第三节 管程和壳程数的确定第四节 流动空间的选择第五节 流体流速的选择第六节 流动方式的选择第七节 加热剂、冷却剂的选择第八节 流体出口温度的确定第九节 材质的选择第二章 列管式换热器的设计计算第一节 传热计算1、传热系数K2、平均温度差3、对流传热系数4、污垢热阻第二节 流体流动阻力(压强降)的计算第三节 列管式换热器的设计和选用的计算步骤总结第三章 换热器设计一、确定设计方案.二、确定物性数据四、传热面积初值计算五、管侧传热系数六、管内给热系数七、传热核算八、壳侧压力降九、管侧压降计算第四章 流程图设计流程图工艺流程图结语参考文献设计任务书一 设计题目：糖液列管式冷却器的设计淀粉双酶法糖化（假设糖化完全）后，需将糖液温度由 61 降到 42 ，以便于后续的耐高温酵母酒精发酵或者后续的酒精发酵和醋酸发酵。糖液浓度范围（ 16%），糖液处理量范围8100 kg/h，所用的冷却介质为冷水，冷水进口温度 16，冷却水的出口温度 27。要求设计合适的糖液列管式冷却器。二 设计任务及操作条件1 处理能力：8100 kg/h 糖液，糖液浓度范围 16 %2 设备形式：列管式换热器3 操作条件（1） 糖液：入口温度61 ，出口温度42 （2） 冷却介质：井水，入口温度16 ，出口温度27 （3） 允许压强降：不大于100kPa三 设计适宜的列管式换热器并进行核算3.1 传热计算3.2 管、壳程流体阻力计算完善前面和后面内容。列管式换热器的设计和选用的计算步骤总结设有流量为mh的热流体，需从温度T1冷却至T2，可用的冷却介质入口温度t1，出口温度选定为t2。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力。根据传热速率基本方程:当Q和已知时，要求取传热面积A必须知K和tm则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算，按以下步骤进行。1、初选换热器的规格尺寸 初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数大于0.8，否则应改变流动方式，重新计算。 计算热流量Q及平均传热温差tm，根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A估。 选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列2、 计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数NP和折流板间距B再计算压力降是否合理。这时NP与B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。3、核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。4、计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差tm，由总传热速率方程计算传热面积A0，一般应使所选用或设计的实际传热面积AP大于A0 10%20%左右为宜。裕度的计算式为：第三章 换热器设计设计任务及操作条件1 处理能力： 8100kg/h 糖液，糖液浓度范围 %2 设备形式：列管式换热器3 操作条件（4） 糖液：入口温度 ，出口温度 （5） 冷却介质：井水，入口温度 ，出口温度 （6） 允许压强降：不大于100kPa一、 确定设计方案 选择换热器的类型 两流体温度变化情况，热流体进口温度63，出口温度41；冷流体进口温度15，出口温度25。该换热器用井水冷却糖液，考虑到清洗等各种因素，初步确定为固定管板式的列管式换热器。流动空间及流速的确定 由于井水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，糖液走壳程。从热交换角度，糖液走壳程可以与空气进行热交换，增大传热强度。选用25×2.5 mm的10号碳钢管。二、 确定物性数据1 定性温度：壳程糖液的定性温度为 管程水的定性温度为 2 定性温度下流体的物性见下表：介质性质密度kg/m3比热容kJ/（kg·）粘度Pa·s热导率W/(m·)糖液热井水冷取井水的污垢热阻为Rsi=0.58m2··kw-1取糖液的污垢热阻为Rso=1.7197×10-4m2·K/w碳钢管管壁导热系数为=45 W/(m·K) 进水的年度取水的粘度。三、 计算传热系数1 热流量：Q0= WhCoto=5600×4.182×103×(63-41)/3600 =143117.3w2 平均传热温差：tm=(t1-t2 )/ln(t1/t2) =(63-41)-(25-15 )/ln(63-41 )/(25-15) =15由于Tm-tm=（63+41）/2-（25+15）/2=32<50，因此无需考虑补偿圈。而传热平均温差校正系数：由计算温差校正系数的公式： tm=tm=？第四章 流程图设计流程图工艺流程图设计结果一览表 名称管程壳程物料名称井水糖液进/出口温度/流量/（Kg/h）物性参数定性温度/密度/(kg/m3)定压比热容/kJ/(kg)粘度/Pas热导率/W/(m·)雷诺数普朗特数设备结构参数形式固定管板列管换热器管程数壳程数管径/mm管长/mm管数管心距/mm排列方式壳体内径/mm折流板数折流板间距/mm材质管壁导热系数W/(m·K)主要计算结果管程壳程流速/(m/s)流通截面积/m2对流传热系数/W/(m2·)污垢热阻/(m2k/w)总传热系数/W/(m2·K)压力降/Pa换热面积所需换热面积/m2实际换热面积/m2裕度 结语 参考文献【精品文档】第 5 页