牛奶列管式換熱器

1、牛奶冷卻列管式換熱器的設(shè)計(jì)姓 名 汪思凡 學(xué)專 業(yè) 食品科學(xué)與工程 班 級(jí)1101 班指導(dǎo)教師鄭妍職 稱助教二O四年六月此次設(shè)計(jì)的牛奶冷卻列管式換熱器是以牛奶為熱流體，稀鹽水為冷流 體，設(shè)計(jì)流量為14600kg/h,我選用的是固定管板式換熱器，其適用于冷、 熱兩流體的溫度、壓力不高，溫差不大，我設(shè)計(jì)的方案是由牛奶走管程， 冷鹽水走殼程，因?yàn)榕Ｄ梯^易結(jié)垢，為了便于清洗，所以選擇了牛奶走管 程。關(guān)鍵詞熱流體；固定管板式換熱器；管程1食品工程原理綜合實(shí)習(xí)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目牛奶冷卻列管式換熱器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件在滅菌后牛奶的冷卻過程中，牛奶由70°C降至25°C,牛奶流量為 14600kg

2、/h,壓力為。冷卻介質(zhì)采用稀鹽水（冷鹽水的相關(guān)特性數(shù)據(jù)可參 考水的物性數(shù)據(jù)）。鹽水進(jìn)口溫度為10°C,出口溫度為20°Co 要求1. 設(shè)計(jì)一臺(tái)列管式換熱器完成各自生產(chǎn)任務(wù)；2. 提交設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，（應(yīng)包括目錄、設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)書、設(shè)計(jì)方案 的確定、確定物性參數(shù)、計(jì)算總傳熱系數(shù)、計(jì)算傳熱面積、確定工藝結(jié)構(gòu) 尺寸、換熱器核算、參考文獻(xiàn)資料等。須打印）；3. 繪制列管式換熱器的裝配圖（可附在設(shè)計(jì)計(jì)算書后面）；4. 注意收集、閱讀參考資料，形成設(shè)計(jì)方案；5. 提交口期：第16周星期四。主要參考資料1 夏清，陳常貴主編，姚玉英主審.化工原理，天津大學(xué)出版社，2005,12 華南理工

3、大學(xué)化工原理教研組，化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)，華南理工大學(xué)出社，19953 化工設(shè)備的選擇與工藝設(shè)計(jì)，中南工業(yè)大學(xué)出版社.19924 叢徳滋等.化工原理詳解與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社.2002, 7, 151-1585 張承翼，李春英.化工工程制圖，化學(xué)工業(yè)出版社.19976 張桂昭，三效逆流加料蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)，化工設(shè)計(jì)1996 (6)： 6-107 蔣迪清等，食品通用機(jī)械與設(shè)備，華南理工大學(xué)出版社，2001,7, 111-138 各類化學(xué)工程學(xué)報(bào)、期刊、化工設(shè)備手冊(cè)及其化工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品廣告2選擇方案的確定選擇換熱器的類型冷、熱兩流體的溫度、壓力不高，溫差不大，因此初步確定采用固定管板式換熱器。流動(dòng)空間及

4、流速的確定由于循環(huán)牛奶較易結(jié)垢，為便于清洗，應(yīng)使牛奶走管程，空氣走殼程。選用25mmX2.5mm的碳鋼管，初定管內(nèi)流速u,=1.5m/so3確定物性參數(shù)殼程冷鹽水定性溫度T =（20 +10）/ 2 = 15°C管程牛奶定性溫度t =（70 + 25）/2 = 47.5° C物料密度 定壓比熱容 導(dǎo)熱系數(shù)黏度kJ /（kg-°c）w /（m-°c）牛奶47. 5 °C冷鹽水15°C4計(jì)算總傳熱系數(shù)熱流量Q嚴(yán)叫匚=14600x3.77x（70一25）= 2.48xl06kj/h = 688kw平均傳熱系數(shù)冷卻牛奶用量冷卻冷鹽水用量總傳熱

5、系數(shù)k4. 5.1管程傳熱系數(shù)4. 5. 2殼程傳熱系數(shù)先假設(shè)殼程傳熱系數(shù)為ao =1500 w伽二。c)污垢熱阻為Rsi =1.72xl0-4w/(m2-°c) Rs° = 1.76x1。-/(m*c)管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為k =45w/(m-°c)=遵洽心宀器:鶉薯+皿吹+金= 664.89w/(nr.°c)5計(jì)算傳熱面積考慮 15%的面積裕度：S = 115%xSr = l. 15x35.56=41nr6工藝結(jié)構(gòu)尺寸管徑和管內(nèi)流速選用25mmX2. 5mm的傳熱管(碳鋼)，初取管內(nèi)流速= 1.5m/s管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)按

6、單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為取L二6m,管程數(shù)為41.46xl04管內(nèi)流速:u,=“鹽雷實(shí)22皿6皿平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)平均傳熱溫差：d小=小/ = 1.05 x 29=30.6° c傳熱管排列和分程方法釆用組合排列法，即每程內(nèi)按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排 列。取管心距t二，則橫過管束中心線的管數(shù)殼體內(nèi)徑釆用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率n=,則殼體內(nèi)徑為圓整可取D二500mm 折流擋板采取弓形折流擋板，取弓形折流擋板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的35%,則 切去的圓缺高度為h =0.35x500=175mm取折流擋板間距B二x D則：B = 0.6x500 = 3

7、00mm傳熱管長6000折流擋板數(shù)為： % -折流擋流擋板J _ 莎_夬 接管殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)冷鹽水流速為ul.Om/s4x5.92x10°管內(nèi)徑為：歸舒型冊(cè)吋4x v圓整后可取內(nèi)徑為210mm管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速:u2=l.Om/s| 4x14600管內(nèi)徑為：d, = v103600 = 0.07m3.14x 1圓整后取內(nèi)徑70mm 7換熱器核算 熱量核算 7.1. 1殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)圓缺形折流擋板，可采用克恩公式ao=0.36xxRedC由正三角形排列得當(dāng)量直徑殼程流通截面積：S<, = B D（1 -蟲）=0.3 x 0.5 x（l-空二）

8、=0.042m殼程流體流速及雷諾系數(shù)分別為:59.85 xlO'2普蘭特?cái)?shù)：Pr仝巴 屯=4J X竺（）'上1（）（¥蘭1 （）= 7 02黏度校正（丄）?？?1 7.1. 2管程對(duì)流傳熱系數(shù)管程流通截面積：Si = 0.785XO.O22 X SS12 = 0.01 lnr214600管程流體流速：叮疇輕“咖/S普蘭特?cái)?shù)：pJ77m）.（X）212 “3.10.611物料名稱冷鹽水牛奶2操作壓力Kpa3操作溫度10進(jìn)/20出70進(jìn)/25出4流量Kg/h59200146005密度Kg/m310306比熱容Kj/(kg °C)7平均溫差°C8傳熱系數(shù)

9、W/(m2 °C)9程數(shù)1410材質(zhì)碳鋼碳鋼11直徑mm50025X12長度mm600013壓降kpa14管子規(guī)格88 根，32.5mm, 排列15折流擋板規(guī)格19塊，單弓形、立式，間距300mm,切口高度35%16說明：（1）參照標(biāo)準(zhǔn)固定擋板式換熱器型式與基本參數(shù)JB/T475-92o9設(shè)計(jì)心得通過回顧此次的整個(gè)設(shè)計(jì)過程，整體相對(duì)滿意，不僅按照要求設(shè)計(jì)出了所需的固定管板式換熱器，還掌握了繪圖的一席技巧，學(xué)到了許多的只是。當(dāng)然在最初的設(shè)計(jì)過程中我還是遇到了不少的困難，在最初固定管板 式換熱器的選取，以及選取后在工藝流程設(shè)計(jì)中都遇到了許多的問題，其 中在確定好了設(shè)計(jì)方案后，在數(shù)據(jù)的算取

10、中就重復(fù)試驗(yàn)了好多次才算出了 符合的數(shù)據(jù)，在繪圖工程中也是經(jīng)過了反反復(fù)復(fù)的修改才最終繪出了設(shè)計(jì) 圖。當(dāng)然通過對(duì)固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了許多工藝設(shè)計(jì)的基本 方法。知道了如何根據(jù)設(shè)計(jì)要求的確定工藝設(shè)備，并學(xué)會(huì)了如何去查找相 關(guān)資料，根據(jù)資料確定出工藝流程中的各項(xiàng)工藝參數(shù)及數(shù)據(jù)，通過核算以 確定是否滿足設(shè)計(jì)要求。然后在繪圖的過程中，我更全面的了解到了固定管板式換熱器的結(jié) 構(gòu)，從開始頭腦中一點(diǎn)的模糊慨念都沒有到最終將固定列管式換熱器繪制 出來，整個(gè)過程讓我對(duì)固定管板式換熱器有了無比深刻的認(rèn)識(shí)。最后在此次的設(shè)計(jì)中雖然都是獨(dú)立完成的，但是在設(shè)計(jì)的過程中還是 少不了同學(xué)們的幫助，這讓我和同學(xué)們之間的

11、感情更加深刻，也給我留下 了一段美好的記憶。參考文獻(xiàn)1 夏清、陳常貴主編，姚玉英主審，化工原理，天津大學(xué)出版社，2005, 12 華南理工大學(xué)化工原理教研組，化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)，華南理工大學(xué) 出版社.19953 化工設(shè)備的選擇與工藝設(shè)計(jì)，中南工業(yè)大學(xué)出版社.19924 叢徳滋等，化工原理詳解與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社.2002, 7,151-1585 張承翼李春英，化工工程制圖，化學(xué)工業(yè)出版社.19976 張桂昭，三效逆流加料蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)，化工設(shè)計(jì).1996 (6)： 6-107 蔣迪清等，食品通用機(jī)械與設(shè)備，華南理工大學(xué)出版社，2001, 7, 111-138 各類化學(xué)工程學(xué)報(bào)、期刊、化工設(shè)備手

12、冊(cè)及其化工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品廣告致謝首先要感謝我的指導(dǎo)老師，沒有老師悉心指導(dǎo)，我肯定完成不了此次 的設(shè)計(jì)過程，老師讓我從無到有，從一開始的完全不會(huì)到最后成功的設(shè)計(jì) 出方案，老師都取到了至關(guān)重要的作用，然后是各位同學(xué)們，在我不其了 解的地方，都是和他們一起討論、一起解決，這不僅讓我們學(xué)到知識(shí)，更 讓我們?cè)鲞M(jìn)了友誼。謝謝在此次綜合實(shí)習(xí)中幫助過我的朋友們!附錄符號(hào)名稱牛奶的定性溫度冷鹽水的定性溫度管程液體的密度管程液體的定壓比熱容管程液體的導(dǎo)熱系數(shù)管程液體的粘度殼程液體的密度殼程液體的定壓比熱容殼程液體的導(dǎo)熱系數(shù)殼程液體的粘度熱流量總傳熱系數(shù)進(jìn)行換熱的兩流體之間的平均溫度差冷卻水用量雷諾準(zhǔn)數(shù)普蘭特準(zhǔn)數(shù)管程傳熱系數(shù)殼程傳熱