果汁課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)任務(wù)：某生產(chǎn)過程中，需要將從反應(yīng)器出來的高溫果汁冷卻。冷卻介質(zhì)為循環(huán)水池內(nèi)的池水。試設(shè)計(jì)一個(gè)換熱器，并選擇一臺冷卻水輸送泵，完成將果汁冷卻的任務(wù)。2.設(shè)計(jì)條件：（1）.果汁流量=5700（kg/h）；（2）.果汁初始溫度80，冷卻后的溫度為38。（3）.循環(huán)水池內(nèi)水的入口溫度：16，出口溫度：24。要求進(jìn)入換熱器時(shí)的壓力不小于0.2MPa。（4）.冷卻水輸送系統(tǒng)，泵進(jìn)口段管長5米，標(biāo)準(zhǔn)90彎頭1個(gè)，底閥1個(gè)；泵出口段管長14米，標(biāo)準(zhǔn)90彎頭2個(gè)；球閥1個(gè)。水池水面距換熱器進(jìn)水口的垂直距離為6米。二、設(shè)計(jì)方案的確定1.選擇換熱器的類型由設(shè)計(jì)條件可知，果汁需要從80冷卻至

2、38，循環(huán)水（16）作為冷卻劑。考慮到管板式換熱器效率高，緊湊靈活，冬季操作時(shí)溫度較低，管壁問和殼壁溫相差較大，因此確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。2.管程安排由于循環(huán)冷卻水交易結(jié)垢，為便于水垢清洗，使循環(huán)水走管程，果汁走殼程，選用的碳鋼管，管內(nèi)流速ui=1m/s三、確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。殼程果汁的定性溫度為：（）管程流體的定性溫度：（）根據(jù)定性溫度，查取果汁和水的有關(guān)五行數(shù)據(jù)：由于果汁大部分有水組成，其物性特征和水基本相似。故以水為基準(zhǔn)估計(jì)果汁在59下的物性數(shù)據(jù)如下： 密度：定壓比熱容：導(dǎo)熱系數(shù)： 粘度： 循環(huán)冷卻水在20下的物性數(shù)據(jù)：密度： 定壓比熱容： 導(dǎo)熱

3、系數(shù)：粘度：四 總傳熱系數(shù)1.熱流量 2.平均熱溫差3.冷卻水用量五 傳熱面積假設(shè)總傳熱系數(shù)考慮15%的面積裕度，六 工藝結(jié)構(gòu)尺寸1.管徑和管內(nèi)流速選用傳熱管，取管內(nèi)流速2.管程數(shù)和傳熱管數(shù) 取整數(shù)17根按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為m按單程設(shè)計(jì)，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長L=6m則該換熱器管程數(shù)為取整為4 傳熱管總根數(shù)：3.平均傳熱溫差矯正及殼程數(shù)平均傳熱溫差系數(shù)按單殼程，雙管結(jié)構(gòu)，溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表。但R=5.25的點(diǎn)在圖上難以讀出，因而相應(yīng)以1/R代替R，PR代替P，查同一曲線，可得，平均傳熱溫差，4.傳熱管排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列取管心距橫過管束中心線的管數(shù)

4、5.殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率，則殼體內(nèi)徑為圓整可取D=450mm6.折流板采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為mm，故可取h=110mm取折流板間距B=0.3D,則，可取B為160折流板數(shù)NB=傳熱管長/折流板間距-1=8000/160-1=49（塊）。折流板圓缺面水平裝配。7.接管殼程流體進(jìn)出口接管：去接管內(nèi)果汁流速為u=1.5m/s，則接管內(nèi)徑為，所以取標(biāo)準(zhǔn)管內(nèi)徑為36mm管程流體進(jìn)出后接管：取接管口內(nèi)循環(huán)水流速u=2m/s，則接管內(nèi)徑為七 換熱器核算1 熱量核算（1）殼程對流傳熱系數(shù)對圓缺折流板，可采用凱恩公式當(dāng)量直徑，有正三角排列的殼程

5、流通面積殼程流體流速及其雷諾指數(shù)分別為普蘭特指數(shù)粘度校正 （2）管程對流傳熱系數(shù)管程流通截面積 管程流體流速m/s普特蘭準(zhǔn)數(shù)（3）傳熱系數(shù)污垢熱阻： w/(m*)（4）傳熱面積S該換熱器的實(shí)際傳熱面積Sp該換熱器的面積裕度為傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)2 換熱器內(nèi)流體的流動阻力1）管程流動阻力Ns=1，Np=2，F(xiàn)t=1.4由Re=11789，傳熱管相對粗糙度0.2/20=0.01，查莫狄圖 流速，所以管程流動阻力在允許范圍內(nèi)。2）殼程阻力Ns=1，F(xiàn)t=1.16流體流經(jīng)管束的阻力F=0.5 (pa)流體流過折流板缺口的阻力B=0.16（m），D=0.45（m）（pa）總阻力（p

6、a）殼程流動阻力也比較適宜。3）換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果。表1 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果名稱殼程管程物料名稱果汁水操作壓力，Mpa0.20.2操作溫度，80382416流量，kg/h570022806流體密度，kg/m1060998.2流速，m/s0.0950.593傳熱量，kW212.002總傳熱系數(shù)，W/m2513.9污垢系數(shù)，m2/W989.952712.7阻力降，pa1808.88055.62程數(shù)推薦使用材料無縫碳鋼無縫碳鋼管子規(guī)格252.5管數(shù)68管長，m6管間距，mm32排列方式每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列折流板型式上下間距，mm160切口高度110殼體內(nèi)

7、徑，mm450管口表符號尺寸用途連接型式aDn36果汁入口平面bDn36果汁出口平面CDn64冷卻水入口凹凸面dDn64冷卻水出口凹凸面eDn36排氣口凹凸面fDn36放靜口凹凸面八、離心泵的初選1.管徑初選初取水經(jīng)濟(jì)流速 u=1.5m/s由于73mm不是標(biāo)準(zhǔn)管徑，因此確定經(jīng)計(jì)算符合經(jīng)濟(jì)流速范圍故確定 u=1.44m/s2.壓頭He在水槽頁面及壓力表2出列伯努利方程，取查圖得局部阻力：底閥1個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)90彎頭2個(gè) 球心閥1個(gè) 流入換熱器 流出換熱器 故換熱器壓降因此所以3.泵型號的選擇由設(shè)計(jì)條件和計(jì)算數(shù)據(jù)查表可得所選泵型號為九、設(shè)計(jì)體會這是第一次做關(guān)于專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)，通過這次設(shè)計(jì)我深深的體會到

8、了做工程的不易，學(xué)好專業(yè)課更不容易。雖然不是第一次做課程設(shè)計(jì)，但是在開頭的時(shí)候還是有些摸不著頭腦，對整個(gè)設(shè)計(jì)沒有完整的理念，所以第一天的時(shí)間我全花在找資料和看例子上面。做了一天的準(zhǔn)備雖然有了些頭緒，在第二天的計(jì)算中還是遇到了很多的問題，比如說參數(shù)的確定，選好管子算流速，由于流速比較小算出來的雷諾數(shù)比較小導(dǎo)致果汁始終處于層流程等等。雖然算的過程很糾結(jié)，也很煩躁，但是這些問題還是在老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下得到解決，并完成了計(jì)算還是很開心的。雖然設(shè)計(jì)計(jì)算過程很艱辛，也沒少犯錯(cuò)誤，但是我通過這次設(shè)計(jì)還是學(xué)到了很多的東西。比如word我文檔公式的運(yùn)用，Excel在數(shù)據(jù)處理方面的運(yùn)用等。還有要有一顆執(zhí)著

9、的求知心，不能遇到點(diǎn)困難就自暴自棄、煩躁，要有耐心。要用腦子去積極地思考問題，將問題考慮的全面化，不然設(shè)計(jì)出來的作品有可能出現(xiàn)重大的事故等等.總之通過這次設(shè)計(jì)任務(wù)我深刻地體會到了自己對知識的掌握還不夠好，不夠牢固，對事物整體認(rèn)知程度還不夠。所以在以后的學(xué)習(xí)中要主動地接近知識，積極、認(rèn)真、全面地思考問題，為自己未來的職業(yè)生涯打好基礎(chǔ)。十、參考資料1楊同舟, 于殿宇. 食品工程原理（第二版）. 中國農(nóng)業(yè)出版社. 20112賈紹義. 化工原理課程設(shè)計(jì)（化工傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì)）. 2002 3匡國柱, 史啟才.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 20024湯金石. 化工過程及設(shè)備

10、課程設(shè)計(jì) (第2版). 19985天津大學(xué)化工原理教研組.化工原理課程設(shè)計(jì). 天津:天津大學(xué)出版社. 20026涂偉萍, 陳佩珍,程達(dá)芳.化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 20007柴誠敬. 化工原理課程設(shè)計(jì). 1994 8潘國昌, 郭慶豐. 化工設(shè)備設(shè)計(jì). 北京:清華大學(xué)出版社. 19969劉光啟. 化工物性算圖手冊. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 2002目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書11.設(shè)計(jì)任務(wù)：12.設(shè)計(jì)條件：1二、設(shè)計(jì)方案的確定11.選擇換熱器的類型12.管程安排2三、確定物性數(shù)據(jù)2四 總傳熱系數(shù)31.熱流量32.平均熱溫差33.冷卻水用量3五 傳熱面積3六 工藝結(jié)構(gòu)尺寸41.管徑和管內(nèi)流速42.管程數(shù)和傳熱管數(shù)43.平均傳熱溫差矯正及殼程數(shù)44.傳熱管排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列55.