食品工程原理课程设计 列管式换热器的设计
列管式换热器设计(水蒸气加热水)
食品工程原理课程设计设计书设计题目:列管式换热器的设计:学院班级:食品学院食科142班学号::设计时间:2016.05.30~06.04目录一、换热器设计任务书 ............................................ 错误!未定义书签。
二、摘要 .................................................................... 错误!未定义书签。
三、初步选定换热器 ................................................ 错误!未定义书签。
四、设计计算 ............................................................ 错误!未定义书签。
五、收获 .................................................................... 错误!未定义书签。
六、参考文献 ............................................................ 错误!未定义书签。
附件一换热器主要结构尺寸和计算结果........ 错误!未定义书签。
附件二主要符号说明 ............................................................... - 15 -一、换热器设计任务书1、设计题目设计一台用饱和水蒸气加热水的列管式固定管板换热器2.设计任务及操作条件(1)处理能力130 t/h(2)设备型式列管式固定管板换热器(3)操作条件①水蒸气:入口温度147.7℃,出口温度147.7℃②冷却介质:自来水,入口温度10℃,出口温度80℃③允许压强降:管程10^4-10^5,壳程10^3-10^4(4)设计项目①设计方案简介:对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
食品科学与工程专业课程设计_换热器
第一章换热系统的流程方案的确定1.1换热系统的流程方案的设计进行换热器的设计,首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器,确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数,同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积,并确定换热器的工艺尺寸。
流程方案的初步设计中,考虑使用塔底残液的废热来预热原料液,达到废热再利用的效果,实现节能减排。
本次换热系统为精馏系统的换热设备,包括原料预热器,塔顶全凝器,塔顶产品冷却器,塔底再沸器,塔底残液冷却器。
对原料预热器和塔顶产品冷凝器进行精算,塔顶冷却器和塔底残叶冷却器只作初算,而塔底再沸器不作要求。
1.2 换热器设计方案的确定1.2.1换热器类型的选择对于所选择的换热器,应尽量满足以下要求:具有较高的传热效率、较低的压力降;重量轻且能承受操作压力;有可靠的使用寿命;产品质量高,操作安全可靠;所使用的材料与过程流体相容;设计计算方便,制造简单,安装容易,易于维护与维修。
在实际选型中,这些选择原则往往是相互矛盾、相互制约的。
在具体选型时,我们需要抓住实际工况下最重要的影响因素或者说是所需换热器要满足的最主要目的,解决主要矛盾。
本文中两流体温差介于50℃和70℃之间的选择带补偿圈的固定管板式换热器,小于50℃的选择固定管板式换热器。
根据制定的流程方案,可选择带补偿圈的和不带补偿圈的固定管板式换热器,此类换热器的结构简单,价格低廉,宜处理两流体温差50℃到70℃且壳方流体较清洁及不宜结垢的物料,流体压强不高于600Kpa的情况。
1.2.2固定管板式换热器结构的确定固定管板式换热器由管板、壳体、封头等组成。
固定管板式换热器最容易出现的故障就是管子和管板连接部分泄漏。
所以必须注意固定管板式换热器的连接方法和质量。
固定管板式换热器主要分为管程和壳程两大部分。
1.2.2.1管程结构换热器管程由换热管、管板、封头或管箱组成。
1、换热管布置和排列间距管束的多少和长短由传热面积的大小和换热器结构来决定,它的材质选择主要考虑传热效果、耐腐蚀性能、可焊性等。
食品工程原理——列管式换热器课程设计
列管式换热器的设计班级:xxxx姓名:xxx学号:xxxxxxxx指导教师:xxx时间:xxxxx目录工程原理课程设计任务书 (3)(一) 概述及设计案简介 (4)1概述 (4)2设计案简介 (8)(二)工艺及设备设计计算 (8)1确定物性数据 (8)2计算总传热系数 (9)3传热面积的计算 (10)4工艺结构尺寸 (10)5换热器核算 (12)(三)辅助设备的计算及选型 (14)(四)设计结果汇总表 (15)(五)设计评述 (15)(六)参考资料 (15)(七)主要符号说明 (16)(八)致 (16)工程原理课程设计任务书(一) 概述及设计案简介1 概述1.1 换热器在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量。
在工程实践中有时也会存在两种以上流体参加换热的换热器,但它的基本原理与上述情形并无本质上的差别。
在食品、化工、油、动力、制冷等行业中广泛使用各种换热器,它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用,而且是一些化工单元操作的重要附属设备,因此在化工生产中占有重要地位。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器各有优缺点,性能各异。
在换热器设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
1.2 换热器的选择换热器的种类很多,根据其热量传递的法的不同,可以分为3种形式:坚壁式、直接接触式和蓄热式。
列管式换热器的应用已有很悠久的历史,现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门量使用,尤其在油、化工、能源设备等部门所使用的换热设备中,列管式换热器仍处于主导地位。
虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和金属耗量等面不及某些新型换热器,但它具有结构简单、坚固耐用、适应性强、制造材料广泛等独特的优点,因而在换热设备中仍处于主导地位。
列管式换热器-课程设计
列管式换热器-课程设计一、概述列管式换热器是一种将多个平行管道嵌入到圆柱形壳体中、同时将流体分别流过内、外两侧实现热量传递的设备。
本次课程设计将要探讨的是该设备的设计过程。
二、设计过程1. 确定设计参数设计前需要先确定所需的设计参数,如换热器的设计热负荷、流量、压力等,这些参数将决定换热器的尺寸和布局,为后续设计提供基础。
2. 换热器类型选择根据设计参数、使用场景、材料成本等因素选择适合的换热器类型,如单相流、双相流、冷凝器、蒸发器等。
3. 确定材料和尺寸选择适合的材料和尺寸以满足设计参数,同时考虑生产和运输的成本和实际情况。
4. 确定管束参数确定管束长度、管束密度、管道直径和布局等参数,保证管束的压力和流速符合设计要求,并达到最佳热传导效果。
5. 热传导计算进行热传导计算,以确定管束长度和直径,根据流动状态和温度场计算出换热系数、平均温差和热效率等参数。
6. 设计壳体结构设计壳体的结构和尺寸,确定支撑方式和绝热方式,同时考虑安全和易于维护的因素。
7. 流体力学分析进行流体力学分析,确定流体在管道中的流动状态,以保证衬里的材料和厚度设计得足够坚固,以避免漏泄和磨损。
8. 设计精度分析进行精度分析和优化,以确定设备的运行效率和稳定性,并满足设计和生产的要求。
9. 制造和安装根据设计图纸制造和安装换热器,并进行预试运行和调试,最终达到设计要求。
三、总结以上是列管式换热器的设计过程,该过程需要深入掌握流体力学、热传导学、结构力学等知识,同时也需要掌握计算机辅助设计软件的使用,以提高效率和质量。
设计合理的列管式换热器能够提高生产效率,降低能耗,并为工业生产的可持续发展提供支持。
食品工程原理课程设计-
食品工程原理课程设计说明书列管式换热器的设计:学号:班级:年月日目录一、设计任务和设计条件 (3)1、设计题目 (3)2、设计条件 (3)3、设计任务 (5)二、设计意义 (6)三、主要参数说明 (6)四、设计方案简介 (9)1、选择换热器的类型 (9)2、管程安排 (9)3、流向的选择 (10)4、确定物性系数据 (10)五、试算和初选换热器的规格 (11)1、热流量 (11)2、冷却水量 (11)3、计算两流体的平均温度差 (11)4、总传热系数 (11)六、工艺结构设计 (12)1、计算传热面积 (12)2、管径和管内流速 (12)3、管程数和传热管数 (12)4、平均传热温差校正及壳程数 (13)5、传热管排列和分程方法 (14)6、壳体内径 (14)7、折流板 (14)8、接管 (15)9、热量核算 (15)10、换热器主要结构尺寸和计算结果如下表: (20)七、参考文献 (21)八、浮头式换热器装配图 (22)一、设计任务和设计条件1、设计题目列管式换热器设计2、设计条件①设计内容②设计要求3、设计任务用循环水将牛奶冷却(1)根据设计条件选择合适的换热器型号,并核算换热面积,压力降是否满足要求,并设计管道与壳体的连接,管板与壳体的连接,折流板等。
(2)绘制列管式换热器的装配图。
(3)编写课程设计说明书。
二、设计意义换热器是各种工业部门最常见的通用热工设备,广泛应用于化工,能源,机械,交通,制冷,空调及航空航天等各个领域。
换热器不仅是保证某些工艺流程和条件而广泛使用的设备,也是开发利用工业二次能源,实现余热回收和节能的主要设备。
在食品工业中的加热,冷却,蒸发和干燥等的单元操作中,经常见到食品物料与加热或冷却介质间的热交换。
各种换热器的作用,工作原理,结构以及其中工作的流体类型,数量等差异很大,而换热器的工作性能的优劣直接影响着整个装置或系统综合性能的好坏,因此换热器的合理设计极其重要。
列管式换热器设计(水蒸气加热水)
食品工程原理课程设计设计题目:列管式换热器的设计班级:食品卓越111班设计者:张萌学号:**********设计时间:2013年5月13日~5月17日*******目录概述1.1.换热器设计任务书 ......................................................................... - 7 -1.2换热器的结构形式 ....................................................................... - 10 -2.蛇管式换热器 ................................................................................. - 11 -3.套管式换热器 ................................................................................. - 11 - 1.3换热器材质的选择 ....................................................................... - 11 - 1.4管板式换热器的优点 ................................................................... - 13 - 1.5列管式换热器的结构 ................................................................... - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理 ............................................... - 16 -1.7确定设计方案 ............................................................................... - 17 -2.1设计参数........................................................................................ - 18 - 2.2计算总传热系数 ........................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸 ............................................................................... - 20 - 2.4换热器核算.................................................................................... - 21 -2.4.1.换热器内流体的流动阻力 (21)2.4.2.热流量核算 (22)《食品工程原理及单元操作》课程设计任务班级:食品卓越111班姓名:张萌设计一台用饱和水蒸气(表压400~500kPa)加热水的列管式固定管板换热器,水流量为 85 (t/h),水温由 30 ℃加热到 65 ℃。
食品工程原理——列管式换热器课程设计[1][1]
列管式换热器的设计班级:xxxx姓名:xxx学号:xxxxxxxx指导教师:xxx时间:xxxxx目录工程原理课程设计任务书 (2)(一) 概述及设计方案简介 (3)1概述 (3)2设计方案简介 (8)(二)工艺及设备设计计算 (8)1确定物性数据 (8)2计算总传热系数 (9)3传热面积的计算 (10)4工艺结构尺寸 (10)5换热器核算 (12)(三)辅助设备的计算及选型 (14)(四)设计结果汇总表 (15)(五)设计评述 (15)(六)参考资料 (15)(七)主要符号说明 (16)(八)致谢 (16)工程原理课程设计任务书(一) 概述及设计方案简介1 概述在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量。
在工程实践中有时也会存在两种以上流体参加换热的换热器,但它的基本原理与上述情形并无本质上的差别。
在食品、化工、石油、动力、制冷等行业中广泛使用各种换热器,它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用,而且是一些化工单元操作的重要附属设备,因此在化工生产中占有重要地位。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器各有优缺点,性能各异。
在换热器设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
1.2 换热器的选择换热器的种类很多,根据其热量传递的方法的不同,可以分为3种形式:坚壁式、直接接触式和蓄热式。
列管式换热器的应用已有很悠久的历史,现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用,尤其在石油、化工、能源设备等部门所使用的换热设备中,列管式换热器仍处于主导地位。
虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和金属耗量等方面不及某些新型换热器,但它具有结构简单、坚固耐用、适应性强、制造材料广泛等独特的优点,因而在换热设备中仍处于主导地位。
南昌大学食品工程原理课程设计报告
课程设计报告课程名称:食品工程原理题目:列管式固定管板式换热器的设计学院:生命科学与食品工程专业:食品科学与工程班级:学号:学生姓名:起讫日期: 2014年5月5日至2014年5月12日指导老师:目录概述 (3)一、设计目的与内容 (5)二、设计任务书 (5)三、设计方案简介 (5)1.操作条件下流体的物性参数 (5)2.列管式换热器型式的选择 (6)3.冷热流体流程、流向的选择 (6)4.换热器规格及其在管板上的排列方式 (6)5.列管式作用 (6)6.列管式换热器优点 (7)7.设计流程图 (9)四、传热过程工艺计算 (10)1.热负荷Q (10)2.传热面积A (10)3.换热器的基本尺寸(如d、l、n、管程数级管子的排列) (10)4.K的校正 (11)5.传热器面积核算 (13)五、设备结构的设计 (13)1.外壳直径及长度 (13)六、主要附属件的选定 (14)1.接管直径 (14)3.折流挡板 (16)4.其他附件 (17)七、设计结果的汇集? (17)八、主要符号说明 (18)九、设计心得 (20)十、参考文献 (21)概述:列管式换热器又称为管壳式换热器,是最典型的间壁式换热器,历史悠久,占据主导作用。
主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
一种流体在管内流动,其行程称为管程;另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种,前者更为常用。
壳体内装有管束,管束两端固定在管板上。
由于冷热流体温度不同,壳体和管束受热不同,其膨胀程度也不同,如两者温差较大,管子会扭弯,从管板上脱落,甚至毁坏换热器。
所以,列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响,采取各种补偿的办法,消除或减小热应力。
根据所采取的温差补偿措施,列管式换热器可分为以下几个型式。
(1)固定管板式壳体与传热管壁温度之差大于50°C,加补偿圈,也称膨胀节,当壳体和管束之间有温差时,依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间的不同的热膨胀。
牛奶列管式换热器课程设计
牛奶列管式换热器课程设计
一、课程目的
本课程的主要目的是系统学习用于制冷和加热牛奶的列管式换热器的结构特点和工作原理,以及列管式换热器在制冷、加热牛奶时所应用的工艺参数设置。
二、主要内容
1. 什么是列管式换热器
列管式换热器,又称为管换热器,是以管子为换热介质的换热器,由采暖用的列管式热水器和牛奶用的列管式换热器组成。
它具有锅炉膨胀控制系统,以及保护性能高的、表面耐腐蚀的列管等特点。
2. 工作原理
列管式换热器是将待换热的物体介入换热器的两个分管中,一端是冷源,另一端是热源。
换热器里的冷源介质和热源介质通过分管交叉流通,其中移动部分即热源介质从热端流到冷端,冷源介质从冷端流到热端,在介质耗散的换热过程中,热能由热源介质传递给冷源介质,实现物体制冷或加热的效果。
3. 设计要求
(1)换热器的工作温度范围;
(2)物料的流量量;
(3)换热器类型;
(4)换热器参数设计;
(5)换热器装饰及其典型连接零件;
(6)换热器物料流动模式;
(7)加热或制冷装置设计。
4. 附加内容
(1)换热器安全及维护措施;
(2)阻力计算;
(3)节能设计方法;
(4)管道配置准备及计算;
(5)热力学特性分析及其计算;
(6)换热器的结构及材料;
(7)耦合器的设计与选择等。
三、推荐参考书籍
(1)换热器理论与设计(第2版)/任剑钢著.(2)分离式换热器/荣庆栋著.
(3)热管换热器原理及设计/毛宏安著. (4)热管换热器应用/徐新良著.。
食品工程原理课程设计
列管式换热器应用已有很悠久的历史。
现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用。
列管式换热器在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中得到广泛的使用,并占有十分重要的地位。
同时,尤其是在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中,列管式换热器仍处于主导地位。
而在列管式换热器的设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型,然后计算换热所需要的传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
列管式换热器的设计和分析包括热力设计、流动设计、结构设计以及强度设计。
其中以热力设计最为重要。
热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求,合理的选择运行参数,并根据传热学的知识进行计算。
流动设计主要是计算压降,其目的就是为换热器的辅助设备(例如泵的计算)的选择作准备。
结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸,例如管子的直径、长度、根数、壳体的内经、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸,等等。
在某些情况下还需要对换热器的主要部件—特别是受压部件做应力计算,并校和其强度。
对于高温高压下工作的换热器,更要做这方面的计算。
列管式换热器的工艺设计主要包括以下内容:①根据换热器任务和有关要求设计方案;②初步确定换热器的结构和尺寸;③核算换热器的传热系数和流体阻力;④确定换热器的工艺结构。
一.确定设计方案(1)设计内容与要求1.设计条件:⑴设计一列管式换热器,日(按12小时工作制)处理鲜奶40吨,主要用于加热杀菌操作。
⑵设计依据:冷奶温度5℃,采用高温短时杀菌,加热至85℃,用时15s。
浓缩至浓度50%。
⑶加热蒸汽采用锅炉房送出的饱和水蒸气,其压力p=4.5kgf/cm2(表压);⑷设计压力:4.5kgf/cm2;2.设备类型:列管式换热器;3.图纸:设备装配图一张,采用A0图纸;零件图采用A3图纸。
(2)换热器的类型选择及流程安排1.选择换热器类型:饱和水蒸气的压力为4.5kgf/cm2,查饱和水蒸汽表的该压力下温度为147℃。
列管式换热器课程设计(含有CAD格式流程图和换热器图)
检查并调整图纸中的线条、颜色、字体等细节,确保图纸清晰易读, 符合规范要求。
关键节点参数设置与调整
设备参数设置
根据换热器、泵等设备的性能参 数,设置相应的CAD图纸中的属 性,如设备尺寸、处理能力、扬 程等。
管道参数调整
根据工艺流程需求和管道设计规 范,调整管道的直径、壁厚、材 质等参数,确保管道系统的安全 性和经济性。
阀门与控制点设置
在关键位置设置阀门以控制物料 流动,并根据控制需求设置相应 的控制点,如温度传感器、压力 传感器等。
流程图在课程设计中的作用
明确工艺流程
通过流程图可以清晰地展示物料在换热器中的流动过程, 帮助学生理解工艺流程和设备的相互关系。
指导设备布局与管道设计
流程图可以作为设备布局和管道设计的依据,有助于优化 设备布局和减少管道长度,提高系统的效率。
方式和换热器图纸中的局部结构。
建议措施
03
加强CAD制图技能的训练,提高图纸的准确性和规范
性。
经验教训分享与未来展望
经验教训
在课程设计过程中,应注重团队协作,合理分配任务,及时沟通交流,确保设计进度和 质量。
未来展望
随着CAD技术的不断发展,应积极探索新的设计理念和方法,提高课程设计的创新性 和实用性。同时,鼓励学生参与实际工程项目,将理论知识与实践相结合,提升综合素
流程图绘制步骤及规范
确定流程图的类型和范围
根据课程设计需求,明确要绘制的流程图类型(如工艺流程图、控制 流程图等)和所涵盖的范围。
绘制主要设备和管道
使用CAD软件中的绘图工具,按照比例和规范要求,绘制出换热器、 泵、阀门等主要设备以及连接它们的管道。
添加流向箭头和标注
《食品工程原理》课程设计---套管式换热器设计
《食品工程原理》课程设计---套管式换热器设计目录一、设计任务书 (2)设计任务和操作条件 (2)设计内容 (2)二、设计方案简介 (3)三、设计条件及主要物性参数表 (4)(一)确认设计方案 (4)1.选择换热器的类型 (4)2.流程安排 (4)(二)确定物性参数 (4)1.定性温度 (4)2.定性温度下的物性参数 (4)四、工艺设计计算 (5)(三)估算换热面积 (5)1.热负荷 (5)2.平均传热温度差 (5)3.传热面积 (5)4.加热(冷却)介质用量 (6)(四)工艺结构尺寸 (6)1.管径和管内流速 (6)2.管程数 (6)3.平均传热温度校正及壳程数 (7)4.传热管排列和分程方法 (7)5.壳体内径 (8)6.折流板 (8)7.其他附件 (8)8.接管 (9)(五)换热器核算 (10)1.传热能力核算 (10)2.换热器内流体的流动阻力核算 (12)五、设计结果汇总表 (14)(一)辅助设备结果汇总 (14)(二)设计结果汇总 (14)(三)工艺参数汇总 (15)(四)物性参数汇总 (15)六、设计评述 (16)七、工艺流程图及设备工艺条件图 (17)八、参考资料 (18)九、主要符号说明 (19)一、设计任务书设计任务和操作条件设计题目:设计一台用水冷却毛油的套管式换热器。
设计条件:当前大豆油生产通常采用浸出法,在混合油蒸发后获得大豆原油(毛油),毛油温度较高,拟采用水冷却毛油,若毛油处理量为160kg/h, 温度为92℃,压力为0.1MPa,出口温度30℃,水的进、出口温度分别为25℃和75℃,压力为0.4Mpa。
设计内容说明书要求:⑴封面:课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
⑵目录⑶设计任务书⑷设计方案简介⑸设计条件及主要物性参数表⑹工艺设计计算⑺辅助设备的计算及选型⑻设计结果汇总表⑼设计评述⑽工艺流程图及设备工艺条件图⑾参考资料⑿主要符号说明二、设计方案简介套管式换热器是目前石油化工生产上应用最广的一种换热器。
列管式换热器的设计食品工程原理课程设计(水蒸气加热水) 精品
食品工程原理课程设计设计题目:列管式换热器的设计班级:食品101班设计者:邓同权学号:**********设计时间:2012年5月2日~5月8日********目录概述1.1.换热器设计任务书 ......................................................................... - 7 -1.2换热器的结构形式 ....................................................................... - 10 -2.蛇管式换热器 ................................................................................. - 11 -3.套管式换热器 ................................................................................. - 11 - 1.3换热器材质的选择 ....................................................................... - 11 - 1.4管板式换热器的优点 ................................................................... - 13 - 1.5列管式换热器的结构 ................................................................... - 14 - 1.6管板式换热器的类型及工作原理 ............................................... - 16 -1.7确定设计方案 ............................................................................... - 17 -2.1设计参数........................................................................................ - 18 - 2.2计算总传热系数 ........................................................................... - 19 - 2.3工艺结构尺寸 ............................................................................... - 20 - 2.4换热器核算.................................................................................... - 21 -2.4.1.换热器内流体的流动阻力 (21)2.4.2.热流量核算 (22)《食品工程原理及单元操作》课程设计任务班级:食品101班姓名:邓同权设计一台用饱和水蒸气(表压400~500kPa)加热水的列管式固定管板换热器,水流量为 65 (t/h),水温由 15 ℃加热到 75 ℃。
食品工程列管式换热器选型设计说明书
食品工程列管式换热器选型设计说明书1.列管式换热器选型设计条件 1.1设计条件已知冷却水走管程,油品走壳程。
忽略热损失。
其他条件如下(见表1)表 1 设计条件1.2流体的物性数据(见表2)[1]水的参数在其平均温度下选取,t=(t 1+t 2)/2=(20+30)/2=25℃表 2 流体的物性参数2.选型设计计算步骤2.1计算传热量QQ=ms cp△t =7000×1.020×(90-60)=2.15×105 KJ/h=5.95×105 W由换热衡算式,Q= mS1cp1(T1-T2)= mS2cp2(t2-t1)得:m S2= Q/ cp2(t2-t1)=2.15×105/[4.179×(30-20)]=5137kg/h2.2计算传热温差△tm计算逆流平均温度差△tm,逆假设采用复杂折流的换热器,按逆流计算的平均温度差△tm,逆应乘校正系数ψ[1],选设换热器的流动类型为1壳程、偶数管程。
计算参数P和R:P=(t2-t1)/(T1-t1)=(30-20)/(90-20)=0.14R=(T1-T2)/(t2-t1)=(90-60)/ (30-20)=3.0热空气T190℃→ T2 60℃冷却水t230℃← t120℃△t1=60℃△t2=40℃△t1-△t2ln△t1/△t2△t m,逆==60-40ln 60/40= 49.3℃查化工单元操作课程设计书P53,按图3-7,查得ψ=0.97,符合ψ≥0.9的要求,得到[2]△tm =ψ△tm,逆=0.97×49.3=47.8℃ψ=0.97<1,这是由于复杂流动中同时存在逆流和并流。
因此,采用折流在经济上是比较合理的。
2.3初步确定传热面积A为求得传热面积A,需先求出总传热系数K,而K值又和对流传热系数、污垢热阻等有关。
在换热器的直径、流速等参数均未确定时,对流传热系数也无法计算,所以只能进行估算。
牛奶列管式换热器
题目牛奶冷却列管式换热器的设计姓名汪思凡学号专业食品科学与工程班级1101班指导教师郑妍职称助教二〇一四年六月目录摘要 (I)1食品工程原理综合实习任务书 (1)1.1设计题目 (1)1.2设计条件 (1)1.3要求 (1)1.4主要参考资料 (1)2选择方案的确定 (2)2.1选择换热器的类型 (2)2.2流动空间及流速的确定 (2)3确定物性参数 (2)4计算总传热系数 (2)4.1热流量 (2)4.2平均传热系数 (2)4.3冷却牛奶用量 (2)4.4冷却冷盐水用量 (2)4.5总传热系数k (3)335计算传热面积 (3)6工艺结构尺寸 (3)6.1管径和管内流速 (3)6.2管程数和传热管数 (3)6.3平均传热温差校正及壳程数 (4)6.4传热管排列和分程方法 (4)6.5壳体内径 (4)6.6折流挡板 (4)6.7接管 (5)7换热器核算 (5)7.1热量核算 (5)56667.2换热器内流体的流动阻力 (6)678设计结果 (8)9设计心得 (9)参考文献 (9)附录 (10)摘要此次设计的牛奶冷却列管式换热器是以牛奶为热流体,稀盐水为冷流体,设计流量为14600kg/h,我选用的是固定管板式换热器,其适用于冷、热两流体的温度、压力不高,温差不大,我设计的方案是由牛奶走管程,冷盐水走壳程,因为牛奶较易结垢,为了便于清洗,所以选择了牛奶走管程。
关键词热流体;固定管板式换热器;管程1食品工程原理综合实习任务书1.1设计题目牛奶冷却列管式换热器的设计1.2设计条件在灭菌后牛奶的冷却过程中,牛奶由70℃降至25℃,牛奶流量为14600kg/h,压力为0.6MPa。
冷却介质采用稀盐水(冷盐水的相关特性数据可参考水的物性数据)。
盐水进口温度为10℃,出口温度为20℃。
1.3要求1.设计一台列管式换热器完成各自生产任务;2.提交设计计算说明书一份,(应包括目录、设计计算任务书、设计方案的确定、确定物性参数、计算总传热系数、计算传热面积、确定工艺结构尺寸、换热器核算、参考文献资料等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目录1 食品工程原理课程设计任务书 (1)2 概述与设计方案的选择 (3)2.1 概述 (3)2.1.1 换热器 (3)2.1.2 换热器的选择 (3)2.1.3 流动空间的选择 (5)2.1.4 流速的确定 (5)2.1.5 材质的选择 (6)2.1.6 管程结构 (6)2.1.7 壳程结构 (7)2.2 设计方案简介 (8)2.2.1选择换热器的类型 (8)2.2.2 流体流动空间及流速的确定 (8)3 工艺及设备设计计算 (9)3.1 确定物性数据 (9)计算总传热系数 (9)3.1.1 热流量 (9)3.1.2平均传热温差 (9)3.1.3 冷却水用量 (10)3.1.4 总传热系数K (10)3.2传热面积的计算 (10)3.3工艺结构尺寸 (11)3.3.1 管径和管内流速 (11)3.3.2 管程数和传热管数 (11)3.3.3 平均传热温差校正及壳程数 (11)3.3.4 传热管排列和分程方法 (11)3.3.5壳体内径 (12)3.3.6 折流板数 (12)3.3.7 接管 (12)3.4 换热器核算 (12)3.4.1 热量核算 (12)3.4.2 换热器内流体的流动阻力 (14)4 设计结果汇总表 (16)5 讨论 (17)参考资料 (18)结束语 (19)附录(主要符号说明) (20)1 食品工程原理课程设计任务书1.1 设计题目年处理量为 7.4 万吨花生油换热器的设计;1.2 操作条件(1)花生油:入口温度110℃,出口温度40℃;(2)冷却介质:采用循环水,入口温度20℃,出口温度30℃;井水,入口压强0.3MPa 。
(3)每年按330天计,每天24小时连续生产。
(4)花生油定性温度下的物性数据:(5)允许压强降:不大于30kPa 。
(6)换热器热损失:以总传热量的5%计。
(7)油侧污垢热阻0.000176 m 2·K /W ,水侧污垢热阻0.00026 m 2·K /W.1.3 设计任务(1)设备型式:列管式换热器;(2)选择适宜的列管式换热器并进行核算;(3)绘制设备工艺条件图,并编写设计说明书。
(4)工艺设计计算包括:选择适宜的换热器并进行核算,主要包括物料衡算和热量衡算、热负荷及传热面积的确定、换热器主要尺寸的确定、总传热系数的校核等。
(注明公式及数据来源)(5)结构设计计算:选择适宜的结构方案,进行必要的结构设计计算。
主要包括管程和壳程分程、换热管尺寸确定、换热管的布置、折流板的设置等。
(注明公式及数据来源)(6)绘制工艺流程图 绘制工艺流程图一张; CAD 绘制。
(7)编写设计说明书 设计说明书的撰写应符合规范与要求。
1.4 参考书(1)贾绍义,柴诚敬.《化工原理课程设计》,天津大学出版社;c)w /(m.14.0c)/(kg.k 22.2c S.a 1015.7kg/m 8450c 0pc 4-c 3c ==⨯=λμρJ P =(2)陈敏恒,丛德滋等.《化工原理》上册,化学工业出版社出版;(3)匡国柱.史启才.《化工单元过程及设备课程设计》;(4)《化工设计全书》编辑委员会.金国淼等编.《吸收设备》化学工业出版社;(5)李云飞,葛克山.《食品工程原理》,中国农业大学出版社;(6)其它参考书。
食品工程教研室2011年5月2 概述与设计方案的选择2.1 概述2.1.1 换热器在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器,简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量;另一种流体则温度较低,吸收热量。
在工程实践中有时也会存在两种以上流体参加换热的换热器,但它的基本原理与上述情形并无本质上的差别。
在食品、化工、石油、动力、制冷等行业中广泛使用各种换热器,它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用,而且是一些化工单元操作的重要附属设备,因此在化工生产中占有重要地位。
随着换热器在工业生产中的地位和作用不同,换热器的类型也多种多样,不同类型的换热器各有优缺点,性能各异。
在换热器设计中,首先应根据工艺要求选择适用的类型然后计算换热所需传热面积,并确定换热器的结构尺寸。
2.1.2 换热器的选择换热器的种类很多,根据其热量传递的方法的不同,可以分为3种形式:坚壁式、直接接触式和蓄热式。
列管式换热器的应用已有很悠久的历史,现在,它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中大量使用,尤其在石油、化工、能源设备等部门所使用的换热设备中,列管式换热器仍处于主导地位。
虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和金属耗量等方面不及某些新型换热器,但它具有结构简单、坚固耐用、适应性强、制造材料广泛等独特的优点,因而在换热设备中仍处于主导地位。
同时板式换热器也已成为高效、紧凑的换热设备,大量应用于工业中。
列管换热器主要特点:1 耐腐蚀性:聚丙烯具有优良的耐化学品性,对于无机化合物,不论酸,碱、盐溶液,除强氧化性物料外,几乎直到100℃都对其无破坏作用,对几乎所有溶剂在室温下均不溶解,一般烷、径、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使用。
2 耐温性:聚丙烯塑料熔点为164-174℃,一般使用温度可达110-125℃。
3 无毒性:不结垢,不污染介质,也可用于食品工业。
4 重量轻:对设备安装维修极为方便。
列管式换热器主要分为以下四种:固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器。
(1)固定管板式换热器结构特点:两端和壳体连为一体,管子则固定于管板上,它的结构简单;在相同的壳体直径内,排管最多,比较紧凑;由于这种结构的壳侧清洗困难,所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。
当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时,会使管子于管板的接口脱开,从而发生介质的泄漏。
适用于温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。
固定管板式换热器1—封头;2—法兰;3—排气口;4—壳体;5—换热管;6—波形膨胀节;7—折流板(或支持板);8—防冲板;9—壳程接管;10—管板;11—管程接管;12—隔板;13—封头;14—管箱;15—排液口;16—定距管;17—拉杆;18—支座;19—垫片;20、21—螺栓、螺母(2)浮头式换热器结构特点:两端管板只有一端与壳体完全固定,另一端则可在壳体内沿轴向自由伸缩,该端称为浮头。
浮头式换热器的优点是当换热管与壳体间有温差存在,壳体或换热管膨胀时,互不约束,不会产生温差应力;管束可以从壳体内抽搐,便与管内管间的清洗。
缺点:结构较复杂,用材量大,造价高;浮头盖与浮动管板间若密封不严,易发生泄漏,造成两种介质的混合。
适用于管壁间温差较大或易于腐蚀和易于结垢的场合。
浮头式换热器1—防冲板;2—折流板;3—浮头管板;4—钩圈;5—支耳(3) U型管换热器U型管换热器结构特点是只有一块管板,换热管为U型,管子的两端固定在同一块管板上,其管程至少为两程。
管束可以自由伸缩,当壳体与U型环热管由温差时,不会产生温差应力。
U型管式换热器的优点是结构简单,只有一块管板,密封面少,运行可靠;管束可以抽出,管间清洗方便。
缺点:管内清洗困难;由于管子需要一定的弯曲半径,故管板的利用率较低;管束内程管间距大,壳程易短路;内程管子损坏不能更换,因而报废率较高。
此外,其造价比管定管板式高10%左右。
U形管式换热器1—中间挡板;2—U形换热管;3—排气口;4—防冲板;5—分程隔板(4)填料函式换热器填料函式换热器的结构如图1-4所示。
其特点是管板只有一端与壳体固定连接,另一端采用填料函密封。
管束可以自由伸缩,不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。
填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单,制造方便,耗材少,造价也比浮头式的低;管束可以从壳体内抽出,管内管间均能进行清洗,维修方便。
缺点:填料函乃严不高,壳程介质可能通过填料函外楼,对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用。
填料函式换热器1—纵向隔板;2—浮动管板;3—活套法兰;4—部分剪切环;5—填料压盖;6—填料;7—填料函2.1.3 流动空间的选择在管壳式换热器的计算中,首先需决定何种流体走管程,何种流体走壳程,这需遵循一些一般原则:①应尽量提高两侧传热系数较小的一个,使传热面两侧的传热系数接近。
②在运行温度较高的换热器中,应尽量减少热量损失,而对于一些制冷装置,应尽量减少其冷量损失。
③管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理,以保证运行的可靠性。
所以在具体设计时应综合考虑,决定哪一种流体走管程,哪一种流体走壳程。
2.1.4 流速的确定表2-2 换热器常用流速的范围介质流速循环水新鲜水一般液体易结垢液体低粘度油高粘度油气体管程流速,m/s 1.0-2.0 0.8-1.5 0.5-3 >1.0 0.8-1.8 0.5-1.5 5-30壳程流速,m/s 0.5-1.5 0.5-1.5 0.2-1.5 >0.5 0.4-1.0 0.3-0.8 2-152.1.5 材质的选择一般换热器常用的材料,有碳钢和不锈钢。
(1)碳钢价格低,强度较高,对碱性介质的化学腐蚀比较稳定,很容易被酸腐蚀,在无耐腐蚀性要求的环境中应用是合理的。
如一般换热器用的普通无缝钢管,其常用的材料为10号和20号碳钢。
(2)不锈钢奥氏体系不锈钢以1Crl8Ni9Ti为代表,它是标准的18-8奥氏体不锈钢,有稳定的奥氏体组织,具有良好的耐腐蚀性和冷加工性能。
2.1.6 管程结构介质流经传热管内的通道部分称为管程。
(1)换热管布置和排列问距常用换热管规格有ф19×2 mm、ф25×2 mm、ф25×2.5 mm。
标准管子的长度常用的有1500mm,2000mm,3000mm,6000mm等。
当选用其他尺寸的管长时,应根据管长的规格,合理裁用,避免材料的浪费。
换热管管板上的排列方式有正方形直列、正方形错列、三角形直列、三角形错列和同心圆排列,如下图所示。
(a) 正方形直列(b)正方形错列 (c) 三角形直列(d)三角形错列(e)同心圆排列正三角形排列结构紧凑;正方形排列便于机械清洗;同心圆排列用于小壳径换热器,外圆管布管均匀,结构更为紧凑。
我国换热器系列中,固定管板式多采用正三角形排列;浮头式则以正方形错列排列居多,也有正三角形排列。
对于多管程换热器,常采用组合排列方式。
每程内都采用正三角形排列,而在各程之间为了便于安装隔板,采用正方形排列方式。
(2) 管板管板的作用是将受热管束连接在一起,并将管程和壳程的流体分隔开来。
管板与管子的连接可胀接或焊接。
2.1.7 壳程结构介质流经传热管外面的通道部分称为壳程。
壳程内的结构,主要由折流板、支承板、纵向隔板、旁路挡板及缓冲板等元件组成。
由于各种换热器的工艺性能、使用的场合不同,壳程内对各种元件的设置形式亦不同,以此来满足设计的要求。