食品工程原理列管式換熱器設(shè)計說明書

1、食品工程原理設(shè)計說 明 書 設(shè)計題目： 糖液列管式冷卻器的設(shè)計 設(shè) 計 人： 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 評 分： 評語：二 一 五 年 月 日目錄設(shè)計任務(wù)書一 設(shè)計題目：糖液列管式冷卻器的設(shè)計二 設(shè)計任務(wù)及操作條件三 選擇適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算第一章 設(shè)計方案簡介第一節(jié) 換熱器簡介一、換熱器概述二、換熱器的分類第二節(jié) 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)1、管程結(jié)構(gòu)2、殼程結(jié)構(gòu)第三節(jié) 管程和殼程數(shù)的確定第四節(jié) 流動空間的選擇第五節(jié) 流體流速的選擇第六節(jié) 流動方式的選擇第七節(jié) 加熱劑、冷卻劑的選擇第八節(jié) 流體出口溫度的確定第九節(jié) 材質(zhì)的選擇第二章 列管式換熱器的設(shè)計計算第一節(jié) 傳熱計算1、傳熱系數(shù)K

2、2、平均溫度差3、對流傳熱系數(shù)4、污垢熱阻第二節(jié) 流體流動阻力(壓強(qiáng)降)的計算第三節(jié) 列管式換熱器的設(shè)計和選用的計算步驟總結(jié)第三章 換熱器設(shè)計一、確定設(shè)計方案.二、確定物性數(shù)據(jù)四、傳熱面積初值計算五、管側(cè)傳熱系數(shù)六、管內(nèi)給熱系數(shù)七、傳熱核算八、殼側(cè)壓力降九、管側(cè)壓降計算第四章 流程圖設(shè)計流程圖工藝流程圖結(jié)語參考文獻(xiàn)設(shè)計任務(wù)書一 設(shè)計題目：糖液列管式冷卻器的設(shè)計淀粉雙酶法糖化（假設(shè)糖化完全）后，需將糖液溫度由 61 降到 42 ，以便于后續(xù)的耐高溫酵母酒精發(fā)酵或者后續(xù)的酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵。糖液濃度范圍（ 16%），糖液處理量范圍8100 kg/h，所用的冷卻介質(zhì)為冷水，冷水進(jìn)口溫度 16，冷卻水

3、的出口溫度 27。要求設(shè)計合適的糖液列管式冷卻器。二 設(shè)計任務(wù)及操作條件1 處理能力：8100 kg/h 糖液，糖液濃度范圍 16 %2 設(shè)備形式：列管式換熱器3 操作條件（1） 糖液：入口溫度61 ，出口溫度42 （2） 冷卻介質(zhì)：井水，入口溫度16 ，出口溫度27 （3） 允許壓強(qiáng)降：不大于100kPa三 設(shè)計適宜的列管式換熱器并進(jìn)行核算3.1 傳熱計算3.2 管、殼程流體阻力計算完善前面和后面內(nèi)容。列管式換熱器的設(shè)計和選用的計算步驟總結(jié)設(shè)有流量為mh的熱流體，需從溫度T1冷卻至T2，可用的冷卻介質(zhì)入口溫度t1，出口溫度選定為t2。由此已知條件可算出換熱器的熱流量Q和逆流操作的平均推動力。

4、根據(jù)傳熱速率基本方程: 當(dāng)Q和已知時，要求取傳熱面積A必須知K和tm則是由傳熱面積A的大小和換熱器結(jié)構(gòu)決定的?？梢姡诶?、熱流體的流量及進(jìn)、出口溫度皆已知的條件下，選用或設(shè)計換熱器必須通過試差計算，按以下步驟進(jìn)行。1、初選換熱器的規(guī)格尺寸 初步選定換熱器的流動方式，保證溫差修正系數(shù)大于0.8，否則應(yīng)改變流動方式，重新計算。 計算熱流量Q及平均傳熱溫差tm，根據(jù)經(jīng)驗估計總傳熱系數(shù)K估，初估傳熱面積A估。 選取管程適宜流速，估算管程數(shù)，并根據(jù)A估的數(shù)值，確定換熱管直徑、長度及排列2、 計算管、殼程阻力在選擇管程流體與殼程流體以及初步確定了換熱器主要尺寸的基礎(chǔ)上，就可以計算管、殼程流速和阻力，看是否

5、合理?；蛘呦冗x定流速以確定管程數(shù)NP和折流板間距B再計算壓力降是否合理。這時NP與B是可以調(diào)整的參數(shù)，如仍不能滿足要求，可另選殼徑再進(jìn)行計算，直到合理為止。3、核算總傳熱系數(shù)分別計算管、殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，確定污垢熱阻，求出總傳系數(shù)K計，并與估算時所取用的傳熱系數(shù)K估進(jìn)行比較。如果相差較多，應(yīng)重新估算。4、計算傳熱面積并求裕度根據(jù)計算的K計值、熱流量Q及平均溫度差tm，由總傳熱速率方程計算傳熱面積A0，一般應(yīng)使所選用或設(shè)計的實際傳熱面積AP大于A0 10%20%左右為宜。裕度的計算式為：第3章 換熱器設(shè)計設(shè)計任務(wù)及操作條件1 處理能力： 8100kg/h 糖液，糖液濃度范圍 %2 設(shè)備形式：列管

6、式換熱器3 操作條件（4） 糖液：入口溫度 ，出口溫度 （5） 冷卻介質(zhì)：井水，入口溫度 ，出口溫度 （6） 允許壓強(qiáng)降：不大于100kPa1、 確定設(shè)計方案 選擇換熱器的類型 兩流體溫度變化情況，熱流體進(jìn)口溫度63，出口溫度41；冷流體進(jìn)口溫度15，出口溫度25。該換熱器用井水冷卻糖液，考慮到清洗等各種因素，初步確定為固定管板式的列管式換熱器。流動空間及流速的確定 由于井水容易結(jié)垢，為便于清洗，應(yīng)使水走管程，糖液走殼程。從熱交換角度，糖液走殼程可以與空氣進(jìn)行熱交換，增大傳熱強(qiáng)度。選用252.5 mm的10號碳鋼管。2、 確定物性數(shù)據(jù)1 定性溫度：殼程糖液的定性溫度為 管程水的定性溫度為 2

7、定性溫度下流體的物性見下表：介質(zhì)性質(zhì)密度kg/m3比熱容kJ/（kg）粘度Pas熱導(dǎo)率W/(m)糖液熱井水冷取井水的污垢熱阻為Rsi=0.58m2kw-1取糖液的污垢熱阻為Rso=1.719710-4m2K/w碳鋼管管壁導(dǎo)熱系數(shù)為=45 W/(mK) 進(jìn)水的年度取水的粘度。3、 計算傳熱系數(shù)1 熱流量：Q0= WhCoto=56004.182103(63-41)/3600 =.3w2 平均傳熱溫差：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=3250，因此無需考慮補(bǔ)償圈。而傳熱平均溫差校正系數(shù)：由計算溫差校正系數(shù)的公式： tm=tm=？第四章 流程圖設(shè)計流程圖工藝流程圖設(shè)計結(jié)果一覽表 名稱管程殼程物料名稱井水糖液進(jìn)/出口溫度/流量/（Kg/h）物性參數(shù)定性溫度/密度/(kg/m3)定壓比熱容/kJ/(kg)粘度/Pas熱導(dǎo)率/W/(m)雷諾數(shù)普朗特數(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式固定管板列管換熱器管程數(shù)殼程數(shù)管徑/mm管長/mm管數(shù)管心距/mm排列方式殼體內(nèi)徑/mm折流板數(shù)折流板