食品工程原理設計說明書

1、食品工程原理課程設計說明書高溫滅菌后牛奶所需冷卻器的設計姓名： 學號： 班級： 2目錄一、設計意義-2 二、主要參數(shù)及符號說明說明-3三、設計計算-4 1、確定設計方案-42、確定物性數(shù)據(jù)-4 3、計算總傳熱系數(shù)-5 4、計算傳熱面積-5 5、工藝結構尺寸-5 6、換熱器核算-8 6.1 熱量核算-8 6.2 換熱器內(nèi)流體的流動阻力-10 6.3 換熱器主要結構尺寸和計算結果總表-117、離心泵的選擇-12四、參考文獻-12一、 設計意義換熱器的目的在于換熱，在于節(jié)約公司生產(chǎn)成本或達到更好的產(chǎn)品，一個好的設計不僅源自于好的設計理念，設計者的學習素養(yǎng)也必不可少。我們現(xiàn)在就處于培養(yǎng)自己學術水平和學

2、習習慣的階段。通過本次課程設計，培養(yǎng)我們學生多方位、綜合的分析考察工程實際問題的能力。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 提高團隊意識。一個好的設計往往都是由于一個團隊的不懈努力，通過這次設計的機會大家在一起交流一起努力，提出問題并共同解決，不僅提高了工作的效率也增強了大家的感情。（2） 設計的表達能力。工程設計完成后，往往交付他人實施或與他人交流，因此，在工程設計和完成過程中，都需要將設計的理念、理想、設計過程和結果用文字、圖紙和表格的形式表達出來。只有完整、流暢、正確地表達出來的工程設計的內(nèi)容，才可能被他人理解、接受，順利付諸實施。（3） 資料的查閱、收集、整理和分析的能力。要科學、合理、有創(chuàng)

3、新地完成一項設計，往往需要各種數(shù)據(jù)和相關資料。因此，資料、文獻和數(shù)據(jù)的查找、收集是工程設計必不可少的基礎工作。（4） 工程的設計計算能力和綜合評價的能力。為了使設計合理要進行大量的工藝計算和設備設計計算。計算結束以后還要在一起評價設計的優(yōu)缺點，并改進。使設計盡量完美。 通過本設計不僅可以進一步鞏固所學的相關知識，提高學生學以致用的綜合能力。尤其對傳熱學、流體力學等相關課程的熟悉，同時還可以培養(yǎng)學生尊重科學、注重實踐和學習嚴謹、作風踏實的品格。為以后走上工作崗位打下堅實而且可靠的基礎。二、 主要參數(shù)及符號說明主要參數(shù)： 處理能力：1000kg/h 設備類型：浮頭式換熱器 操作條件：冷卻介質(zhì)：入口

4、溫度：14，出口溫度：20 果漿：入口溫度：50，出口溫度：20主要符號：三、設計計算牛奶加工過程中，需要將高溫滅菌后的牛奶進行冷卻。現(xiàn)需將流量為1000kg/h的牛奶從溫度50冷卻至20，以河水為冷卻介質(zhì)，可取進水溫度為1326，要求換熱器的管程和殼程壓強降均不大于60kPa。已知牛奶的粘度為2.12mPa·s（35）?，F(xiàn)需一臺換熱器滿足以上的要求。1、確定設計方案本設計將牛奶冷卻，使用天然的河水作為冷卻介質(zhì)，河水為較易結垢的物質(zhì)，所以應該選用浮頭式換熱器，浮頭式換熱器兩端的管板有一端可以沿軸向浮動，這種結構不僅完全消除了熱應力，而且整個管束可以從殼體中抽出，便于清洗和檢修。2、確

5、定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進出口溫度的平均值。殼程牛奶的定性溫度為：管程冷卻水的定性溫度為：牛奶在35下的有關物性數(shù)據(jù)：冷卻水在17下的物性數(shù)據(jù)：3、計算總傳熱系數(shù)（1）熱流量 （2）平均傳熱溫差（3）冷卻水用量4、計算傳熱面積根據(jù)經(jīng)驗值假設K值取280，則估計的換熱面積為：考慮外界因素影響，取實際傳熱面積為估算的1.15倍，則實際傳熱面積為：5、工藝結構尺寸的設計1、選用25mm×2.5mm的碳鋼管為傳熱管，管內(nèi)流速取u=1m/s。2、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)： 單程長度：按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構。根據(jù)本設計實際情況，采用標準管設計

6、，現(xiàn)取傳熱管長L=6m，則該換熱器的管程數(shù)為： 傳熱管總根數(shù)： n=4×4=16 根3、平均傳熱溫差校正及殼程數(shù) 平均溫差校正系數(shù)：按單殼程多管程結構，查圖得： 由于平均傳熱溫差校正系數(shù)大于0.8，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。平均傳熱溫差：4、傳熱管排列和分程方法采用正方形錯列：管心距 隔板中心到離最近一排管中心的距離： 5、殼體內(nèi)經(jīng)管板利用率 圓整并根據(jù)常用取D=300mm6、折流板的選取 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)經(jīng)的25%，則切去的圓缺高度為：板間距：折流板數(shù)目：7、其他附件 拉桿數(shù)量與直徑按表選取，本換熱器殼體內(nèi)經(jīng)為300mm，故：拉桿直徑為，拉桿

7、數(shù)量不得少于4。6、換熱器核算6.1熱量核算 1、熱量核算（1）殼程對流傳熱系數(shù) 當量直徑： 殼程流通截面積： 殼程流體流速：雷諾數(shù)：普蘭特準數(shù)：粘度校正：因為所以選取凱恩公式： 2、管程對流傳熱系數(shù)： 管程流體流通截面積： 管程流體流速：雷諾數(shù)：普蘭特準數(shù)：查表可知污垢熱阻：管內(nèi)側污垢熱阻：管內(nèi)側污垢熱阻：傳熱系數(shù)： 計算傳熱面積為：換熱器的實際傳熱面積為：面積裕度：傳熱面積裕度合適（15%20%），該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務6.2、換熱器內(nèi)流體的流動阻力 （1）管程流體阻力 管程阻力在允許范圍之內(nèi)。（2）殼程阻力 （轉角正方形） 由于所以：折流板缺口的阻力：殼程阻力在允許范圍之內(nèi)。附表1 換

8、熱器主要結構尺寸和計算結果參數(shù)管程殼程流量/（Kg/h)45721000進（出）口溫度/14（20）50（20）壓力/kPa520.39物性定性溫度/1735密度/Kg/m3998.71029定壓比熱容/kJ/(kg/)4.1853.83黏度/Pa·s0.00109450.00212熱導率/W/(m·)0.59120.56普朗特數(shù)7.7514.5設備結構參數(shù)形式浮頭式殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm300臺數(shù)1管徑/mm25*2.5管心距/mm32管長/mm6000管子排列錯正方形管數(shù)目/根16折流板數(shù)/個39傳熱面積/m27.54折流板間距/mm150管程數(shù)4材質(zhì)碳鋼主要計算結果管程殼程流速/（m/s）1.00.028表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(m2·）3955556污垢熱阻/(m2*/W）0.0000580.000172阻力/Pa52431.7588.5熱流量/kW39.1傳熱溫差/14.9傳熱系數(shù)/W/m2*335.87裕度/%17.87、離心泵的選擇本次任務所設計的牛奶滅菌后冷卻系統(tǒng)流量為0.98立方米每小時，需要的離心泵為小型離心泵，由于牛奶有少許固體，所以可以選擇食品流程泵，這種離心泵廣泛用于食品加工工業(yè)部門，常用的SHB型泵為單級單吸懸臂式離心泵。葉輪采用半開式，并可通過調(diào)整墊片對葉輪和泵體的軸向間隙進行調(diào)整，適用于輸送