食工原理课程设计1

食品工程原理课程设计

管壳式冷凝器设计

201930500930

指导教师副教授

学院名称食品学院专业名称食品科学与工程班级19食品科学与工程2班提交日期2019年06月05日

食品工程原理课程设计任务书（2017春）

一、设计题目：管壳式冷凝器设计。

二、设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂(如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。

=学生学号最后2位数×100（kw）；

三、设计条件：1．冷库冷负荷Q

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: 21～25℃（1班）、6～10℃（2班）、11～15℃(3班)、

16～20℃（4班）、1～5℃（5班）；

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. 确定管壳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（任务书）；

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、管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花板布置图

（3号或4号图纸）。

目录

1 前言 (1)

1.1 设计意义 (1)

1.2 文献综述 (1)

2 工艺说明及流程示意图 (2)

2.1 制冷系统的工艺流程 (2)

2.2 制冷过程的压焓图 (2)

3 流程及方案的说明及论证 (3)

3.1 冷凝器型式的选择 (3)

3.2 制冷剂的选择 (3)

3.3 流体流入空间的选择 (4)

3.4 流速的选择 (4)

3.5 冷却剂的进出口温度的确定 (4)

3.6 制冷剂蒸发温度T0、冷凝温度Tk、过冷温度Tu、过热温度Tn的确定 (4)

3.7 管体材料及管型的选定 (4)

4 设计计算及说明 (5)

4.1 冷凝器的选型计算 (5)

4.1.1 冷凝器的热负荷QL (5)

4.1.2 冷凝器的传热面积F (5)

4.1.3 冷凝器冷却水用量M (5)

4.1.4 单程管数 (5)

4.1.5 管程数m (6)

4.1.6 总管数NT(多管程) (6)

4.1.7 管子在管板上的排列方式、管心距a及偏转角a (6)

4.1.8 壳体直径D (6)

4.1.9 壳体厚度S (7)

4.2 校验计算 (7)

4.2.1 雷诺数Re (7)

4.2.2 传热系数

K (7)

i

4.2.3 安全系数的计算（以内表面积为基准） (9)

4.2.4 长径比的验算 (9)

4.3 其它计算 (9)

4.3.1 热量衡算 (9)

4.3.2 制冷系数的比较 (10)

4.3.3 阻力计算 (10)

5 冷凝器主体结构图 (11)

6设计数据结果概要表 (12)

7 对设计的评价及问题讨论 (13)

附表：主要符号表 (14)

参考文献 (15)

致谢 (16)

1 前言

1.1 设计意义

根据教学大纲的需要，本课程设计以自主探索和讨论设计管壳式冷凝器方案为主题，考察学生对食品工程原理的相关知识——传热、制冷等的掌握程度，加深学生对课程内容的印象，拓宽学生在传热知识方面的学习面，增加学生思考问题的宽度和深度，加强学生解决问题的能力。让学生了解更多课外知识，锻炼学生查找资料的能力。

1.2 文献综述

课程设计是《食品工程原理》课程的一个总结性教学环节，起着培养学生综合运用本课程、及有关课程的基本知识，去解决某一典型设备的设计任务的一次训练。对于毕业前只做毕业论文不做毕业设计的学生，本次课程设计对培养学生的设计能力负有更大的责任。

课程设计与平时做习题有所不同，不仅需要进行一系列的计算，确定工艺流程的正常进行；还要通过查阅资料、选用公式进行搜集数据。能提高分析解决实际问题的能力。

课程设计的基本内容包括：确定设计方案；工艺设计；结构设计；将设计结果编订成设计说明书，并绘制其工艺流程图和主体设备结构图。其中设计说明书包括如下几项：（1）目录；（2）设计题目（任务书）；（3）流程示意图；（4）流程及方案的说明和论证；（5）设计计算及说明；（6）主体设备结构图；（7）设计数据结果概要表；（8）对设计的评价及问题讨论；（9）参考文献目录。

总之，整个设计是由论述、计算和图表三部分组成的。

2 工艺说明及流程示意图

2.1 制冷系统的工艺流程

2.2 制冷过程的压焓图

压缩机将NH

制冷剂在其中进行压缩（1→2等熵过程），高压气体进入水冷式冷凝器，

3

被冷凝为液体（2→3 等压冷却过程，3→4等压等温冷凝过程），液体冷凝剂由冷凝器进入膨胀阀节流减压（4→5等焓过程）.送入蒸发器，吸热汽化后的低温制冷剂气体（5→1 等压等温过程）经热交换器提高过热度后进入压缩机重新循环。整个循环过程为1—1’—2’—2—3—4—4’—5’—5—1.其中1—1’为过热过程,1’—2’为等熵压缩过程,2’—3为冷却过程,3—4为冷凝过程，4—4’为过冷过程,4’—5为等焓膨胀过程,5’—1为等压蒸发过程。

制冷中采用回热循环装置,其原因在于:

1）可以防止低压蒸汽夹带液滴进入压缩机，因而可以避免液击。

2）可以提高低压蒸汽的温度，减轻压缩机的吸入蒸汽与气缸间的热交换，便于提高压缩机的输气系数；而对于低温下工作的压缩机（例如：多级制冷压缩机的低压级及重叠式制冷机的低温级），还可以改善压缩机的润滑条件。

3）有时可提高制冷系数。