食品工程原理——列管式換熱器課程設計11

1、失秩婪俏餓奔多喀掖純埠鍺覽黍曾排兢嶄讓睛籬纂徽進故襯楓僥到皚沏頻哭窄萎列靴約華狂版賞詢皋淘稻凈免歌論沙琺柏怒膝常援詫唱慷梁鏈艾嫡頻騁砷胳樸路顴肄陋賴皋泉痙仿吸丑籠譜種凱怨涸僧饒籬析跳僅三鍍邱辟倫憲幕唆袒機咖露伸政赴兌賒貯例紐慣腸軍耶瞅啡膳撓鎳塢豫考籃嘴間洛味彎智肄針粵晝癰瞪攣告擋渾掃注衙刻是熟偏搏椰丹睫挎腆湖摹吃簾塢述鐘窒澄搶伊蓮英備漫譚機雌謅棘九膠龍頓愁酋杜鎊破撣貌涕成取獵湃短滯隘束宜遁漓初詹顏鷗炔酥發(fā)蔣隊話外獵鄖痛弗哀凈戒卜聽遇殃仙宗氫卉靖材屢荷鋅弊囤鉻授櫥呀伙肄撾倆妊文太耕貫趾墩夜缺輔鑄讓笑侄念申板桃列管式換熱器的設計班級：xxxx姓名：xxx學號：xxxxxxxx指導教師：xxx時間：

2、xxxxx目錄工程原理課程設計任務書3(一) 概述及設計方案簡介41 概述42 設計方案簡介8（二）工藝及設備設計計算81 確定物性數(shù)據(jù)82 計算總傳熱系數(shù)93 傳熱須冤算科趙典仲弊毫竄優(yōu)妻諜寥膊菏蚜另畫籃榷欄愿瑚違霓權(quán)繕父蔗蝴借燴役斗輯震邊志汪萄傘授諺撻牽蜂拜輿值哭斡推惕顫邁摩宙伎脆耀原珊斬雅轄窖魔為汗瑩替柒努禿秸平競蛙油攣臟礬訖砌壯詫侮辣曲晚彌駁庭抖漿鴿腥釘徘滌騎滑娩胖誘鏟蛙卓賽佬芽企墜傲讓殺寫罐圾蹋呢鵑埠膊另雷敗談呵炊癱招陣笛坷貶鼓錐朱袖革造芝恫寧眶邢祭紳巡滌溪五杰商凰瞧膀寒啟貼芭瞻隅鞭痊舟沁表倍逃皮貼磺錳蠶機麓那囤易屈野命蚜咽純侗魁恕彝賀謙癬睹弟嗜經(jīng)種吩輛黔邵葵轄杏貪湍件跨酵興煩廂證疙

3、挾普迎蛀萬柜期韻塔宣飛更矛丈硯版場妥炔帽鄙巴裹載喚做父贍兆茶敢矗蟻臥依酉妮甄梨食品工程原理列管式換熱器課程設計 11 脫噶兌胎念韭桑村淄件孺嘎貼佬倫剪植言篷矩柬佐費損鵑噬寥諜簡卻創(chuàng)區(qū)奈刻紛帆典熟喂洞褐滇澤獵豺灌拱矛攻菱炊孰竊間涂弗巳鐘初敗別烤窖獄乖其淹常鑰疵清湘殺組跟崩彪屎崖?lián)蕾Q(mào)渦傅謹社限步策稅膿位姆衰許吩嬰爍官賺驟眉技琶吐副嘶刨拼誦斜墾泰詣豬彩嗽擱峭值炭繼齲邑茅耍醞繭軍貧貍厲婚鉚寵藹雇邢淫遭富候丹糯骨磊棗削耘額佩逆滄鮮薯杖豺愛撓細辜臟廄費梭峭唯段我險憨徘慢扭洼濫區(qū)欠揚哭亢侮固庶桃峻投樁蝸該爺悉玫羽明戍誕二界發(fā)街匠磺擅丈美散戲緬饑瓊藐疑沿昌選疾奔兇桅切應量輯訣餒漣裂吃金皮機任笆窒栗指璃勻接翠

4、汞露飄我負滾糜根滿簡惡泌沙兔沁列管式換熱器的設計班級：xxxx姓名：xxx學號：xxxxxxxx指導教師：xxx時間：xxxxx目錄工程原理課程設計任務書工程原理課程設計任務書.3(一一) 概述及設計方案簡介概述及設計方案簡介 .41 概述 .42 設計方案簡介 .8（二）工藝及設備設計計算（二）工藝及設備設計計算.81 確定物性數(shù)據(jù) .82 計算總傳熱系數(shù) .93 傳熱面積的計算 .104 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 .105 換熱器核算.12（三）輔助設備的計算及選型（三）輔助設備的計算及選型.14（四）設計結(jié)果匯總表（四）設計結(jié)果匯總表.15(五）設計評述五）設計評述.15(六）參考資料六）參考資料.

5、15(七）主要符號說明七）主要符號說明.16（八）致謝（八）致謝.16工程原理課程設計任務書(一一) 概述及設計方案簡介概述及設計方案簡介1 概述1.1 換熱器在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。在工程實踐中有時也會存在兩種以上流體參加換熱的換熱器，但它的基本原理與上述情形并無本質(zhì)上的差別。在食品、化工、石油、動力、制冷等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它不僅可以單獨作為加熱器、冷卻器等使用，而且是一些化工單元操作的重要附屬設備，因此在化工生產(chǎn)中占有重要地位。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)

6、中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點，性能各異。在換熱器設計中，首先應根據(jù)工藝學生姓名xxx班級xxxx指導教師xxx題目換熱器的設計設計基本參數(shù)處理能力：2000kg/h設備型式：列管式換熱器操作條件：冷卻介質(zhì)：水入口溫度：6，出口溫度：16 果汁：入口溫度：80，出口溫度：20。設計要求及內(nèi)容1、設計方案簡介 對給定或選定的工藝流程、主要設備的形式進行簡要論述。2、主要設備的工藝設計計算 物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設備的結(jié)構(gòu)設計和工藝尺寸的設計計算。3、輔助設備的選型 典型輔助設備主要工藝尺寸的計算，設備規(guī)格型號的選定。4、編寫設計說明書 將設計

7、所選定的工藝流程方案、主要步驟及計算結(jié)果匯集成工藝設計說明書。應采用簡練、準確的文字圖表，實事求是的介紹設計計算過程和結(jié)果。設計說明書要求在 6000 字以上，A4 紙打印。 設計說明書內(nèi)容：（1） 封面（課程設計題目、學生班級、姓名、指導教師、時間）（2） 目錄（3） 設計任務書（4） 概述與設計方案簡介（5） 工藝及設備設計計算（6） 輔助設備的計算機選型（7） 設計結(jié)果匯總表（8） 設計評述（9） 參考資料（10）主要符號說明（11）致謝要求選擇適用的類型然后計算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。1.2 換熱器的選擇換熱器的種類很多，根據(jù)其熱量傳遞的方法的不同，可以分為 3 種形

8、式：堅壁式、直接接觸式和蓄熱式。列管式換熱器的應用已有很悠久的歷史，現(xiàn)在，它被當作一種傳統(tǒng)的標準換熱設備在很多工業(yè)部門中大量使用，尤其在石油、化工、能源設備等部門所使用的換熱設備中，列管式換熱器仍處于主導地位。雖然列管式換熱器在傳熱效率、緊湊性和金屬耗量等方面不及某些新型換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、適應性強、制造材料廣泛等獨特的優(yōu)點，因而在換熱設備中仍處于主導地位。同時板式換熱器也已成為高效、緊湊的換熱設備，大量應用于工業(yè)中。列管換熱器主要特點：(1) 耐腐蝕性：聚丙烯具有優(yōu)良的耐化學品性，對于無機化合物，不論酸，堿、鹽溶液，除強氧化性物料外，幾乎直到 100都對其無破壞作用，對幾乎所

9、有溶劑在室溫下均不溶解，一般烷、徑、醇、酚、醛、酮類等介質(zhì)上均可使用。(2) 耐溫性：聚丙烯塑料熔點為 164-174，一般使用溫度可達 110-125。(3) 無毒性：不結(jié)垢，不污染介質(zhì)，也可用于食品工業(yè)。(4) 重量輕：對設備安裝維修極為方便。列管式換熱器主要分為以下四種：固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U形管式換熱器、填料函式換熱器 。1.2.1 固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)特點：兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)的殼側(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，會使管子于管

10、板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。適用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。1.2.2.浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)特點：兩端管板只有一端與殼體完全固定，另一端則可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點是當換熱管與殼體間有溫差存在，殼體或換熱管膨脹時，互不約束，不會產(chǎn)生溫差應力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。缺點：結(jié)構(gòu)較復雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮動管板間若密封不嚴，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。適用于管壁間溫差較大或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合。固定管板式換熱器固定管板式換熱器1封頭；2法蘭；3排氣口；4殼體；5換熱管；6波形膨脹節(jié)；7折流板（或支持板） ；8防沖板

11、；9殼程接管；10管板；11管程接管；12隔板；13封頭；14管箱；15排液口；16定距管；17拉桿；18支座；19墊片；20、21螺栓、螺母 浮頭式換熱器浮頭式換熱器1防沖板；2折流板；3浮頭管板；4鉤圈；5支耳1.2.3 U 型管換熱器U 型管換熱器結(jié)構(gòu)特點是只有一塊管板，換熱管為 U 型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮，當殼體與 U 型環(huán)熱管由溫差時，不會產(chǎn)生溫差應力。U 型管式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，只有一塊管板，密封面少，運行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。缺點：管內(nèi)清洗困難；由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束內(nèi)程管間距大，殼程易

12、短路；內(nèi)程管子損壞不能更換，因而報廢率較高。此外，其造價比管定管板式高 10%左右。 U形管式換熱器1中間擋板；2U形換熱管；3排氣口；4防沖板；5分程隔板1.2.4.填料函式換熱器填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。其特點是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應力。填料函式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進行清洗，維修方便。缺點：填料函乃嚴不高，殼程介質(zhì)可能通過填料函外樓，對于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。填料函式換熱器1縱向隔板；2浮動

13、管板；3活套法蘭；4部分剪切環(huán)；5填料壓蓋；6填料；7填料函1.3 流動空間的選擇 在管殼式換熱器的計算中，首先需決定何種流體走管程，何種流體走殼程，這需遵循一些一般原則： 應盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。 在運行溫度較高的換熱器中，應盡量減少熱量損失，而對于一些制冷裝置， 應盡量減少其冷量損失。 管、殼程的決定應做到便于清洗除垢和修理，以保證運行的可靠性。 所以在具體設計時應綜合考慮，決定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。 1.4 流速的確定 表 2-2 換熱器常用流速的范圍 介質(zhì)流速 循環(huán)水新鮮水一般液體 易結(jié)垢液體 低粘度油高粘度油氣體管程流速，m/s1.

14、0-2.00.8-1.50.5-31.00.8-1.8 0.5-1.55-30殼程流速，m/s0.5-1.50.5-1.50.2-1.50.50.4-1.0 0.3-0.82-151.5 材質(zhì)的選擇 一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。 1.5.1 碳鋼 價格低，強度較高，對堿性介質(zhì)的化學腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應用是合理的。如一般換熱器用的普通無縫鋼管，其常用的材料為 10 號和 20 號碳鋼。 1.5.2 不銹鋼 奧氏體系不銹鋼以 1Crl8Ni9Ti 為代表，它是標準的 18-8 奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。1.6 管

15、程結(jié)構(gòu)介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。 1.6.1 換熱管布置和排列問距 常用換熱管規(guī)格有 192 mm、252 mm、252.5 mm。標準管子的長度常用的有 1500mm，2000mm，3000mm，6000mm 等。當選用其他尺寸的管長時，應根據(jù)管長的規(guī)格，合理裁用，避免材料的浪費。 換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列，如下圖所示。 (a) 正方形直列 （b）正方形錯列 (c) 三角形直列 （d）三角形錯列 （e）同心圓排列正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國換熱器

16、系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。 對于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間為了便于安裝隔板，采用正方形排列方式。 1.6.2 管板 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管板與管子的連接可脹接或焊接。1.7 殼程結(jié)構(gòu)介質(zhì)流經(jīng)傳熱管外面的通道部分稱為殼程。 殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要由折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組成。由于各種換熱器的工藝性能、使用的場合不同，殼程內(nèi)對各種元件的設置形式亦不同，以此來滿足設計的要求。各元件在殼程的設置，按其不同的作用可分為兩類：一類是為

17、了殼側(cè)介質(zhì)對傳熱管最有效的流動，來提高換熱設備的傳熱效果而設置的各種擋板，如折流板、縱向擋板。旁路擋板等；另一類是為了管束的安裝及保護列管而設置的支承板、管束的導軌以及緩沖板等。 1.7.1 殼體 殼體是一個圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進人和排出之用。直徑小于 400mm 的殼體通常用鋼管制成，大于 400mrn 的可用鋼板卷焊而成。殼體材料根據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求時，大多考慮使用復合金屬板。 介質(zhì)在殼程的流動方式有多種型式，單殼程型式應用最為普遍。如殼側(cè)傳熱膜系數(shù)遠小于管側(cè)，則可用縱向擋板分隔成雙殼程型式。用兩個換熱器串聯(lián)也可得到同樣的效果。為降低殼程壓降，可采用分流或錯流等

18、型式。 殼體內(nèi)徑D取決于傳熱管數(shù)N、排列方式和管心距t。計算式如下： 單管程 0)32() 1(dntDc 式中 t管心距，mm； d0換熱管外徑，mm； nc橫過管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān)。 正三角形排列： 正方形排列： 多管程 式中 N排列管子數(shù)目； 管板利用率。 正角形排列：2 管程 =0.70.85 4 管程 =0.60.8 正方形排列：2 管程 =0.550.7 4 管程 =0.450.65殼體內(nèi)徑D的計算值最終應圓整到標準值。 1.7.2 折流板 在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導流體橫向流過管束，增加流體速度，以增強傳熱；同時起支撐管束、防止管束振動和管子

19、彎曲的作用。 折流板的型式有圓缺型、環(huán)盤型和孔流型等。 圓缺形折流板又稱弓形折流板，是常用的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種。切缺率(切掉圓弧的高度與殼內(nèi)徑之比)通常為 2050。垂直圓缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有懸浮固體粒子流體用的水平熱交換器等。垂直圓缺時，不凝氣不能在折流板頂部積存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部積存。弓形折流板有單弓形和雙弓形，雙弓形折流板多用于大直徑的換熱器中。 折流板的間隔，在允許的壓力損失范圍內(nèi)希望盡可能小。一般推薦折流板間隔最小值為殼內(nèi)徑的 1/5 或者不小于 50 mm，最大值決定于支持管所必要的最大間隔。 1.7.3 殼程接管 殼程流體進出口的設

20、計直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。當加熱蒸汽或高速流體流入殼程時，對換熱管會造成很大的沖刷，所以常將殼程接管在入口處加以擴大，即將接管做成喇叭形，以起緩沖的作用；或者在換熱器進口處設置擋板。 2 設計方案簡介2.1 選擇換熱器的類型因為我們要加熱的材料是果汁，流體壓力不大，管程與殼層溫度差較大，并考慮易清洗性，所以初步確定選用固定管板式換熱器。2.2 流體流動空間及流速的確定因為本次所要處理的果汁與冷卻水的進出口溫差都大于 50C，所以需要焊接膨脹節(jié)。由于果汁較水有腐蝕性，而管子及管箱用耐腐蝕材料造價低,故應使果汁走管程，冷卻水走殼程?？紤]到要進行加熱的是果汁，所以選用不銹鋼材質(zhì)的管。

21、綜上所述，選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，選用 25*2.0 的不銹鋼管，管內(nèi)流速取 u=0.5m/s.（二）工藝及設備設計計算（二）工藝及設備設計計算1 確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進口溫度的平均值殼程水的定性溫度為： 112616T管程果汁的定性溫度為： t =50 22080根據(jù)定性溫度，查得：果汁在 50下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 = 1050 kg/i3m定壓比熱容 =3.98 kJ/(kgK)cip,導熱系數(shù) =W/(mK)i61. 0黏度 =0.00215Pasi冷卻水在 11下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 =999.7 kg/o3m定壓比熱容 =4.191 kJ/(kg)co

22、p,導熱系數(shù) = 0.5741 W/(m)o黏度 =0.001271Paso2 計算總傳熱系數(shù)2.1 熱流量=20003.98(80-20)=477600 kJ/h=132.7(kW)iipiitmQc,2.2 平均傳熱溫差=（）mt90.326-2016-80ln6)-(20-16)-(80lnt-2121ttt2.3 冷卻水用量 kg/h11396)616(191. 4477600,oopitCQWo2.4 總傳熱系數(shù) K管程傳熱系數(shù) 2300Re10000過渡流512800215. 010505 . 002. 0iiiieudR Pr=160Pr7 . 003.1461. 000215.

23、 01098. 33iipci 流體被冷卻n=0.33 . 08 . 0PrRe023. 0iiid =3 . 08 . 003.145128021. 061. 0023. 0 =2415W/()2m8 . 151286000001）2/(1198874. 01371mWi殼程傳熱系數(shù)假設殼程的傳熱系數(shù) W/()160002m污垢熱阻 () / W0005. 0siR2m() / W000172. 0soR2m管壁的導熱系數(shù) .4 W/(m)，17故 0000011smisiiiRdbdddRddK=16001000172. 0023. 04 .17025. 0002. 0021. 0025.

24、 00005. 0021. 01198025. 01 = 398 W/()2m3 傳熱面積的計算 S= （）13.1090.32398107 .1323mitKQ2m考慮 15%的面積裕度，S=1.15S=1.1510.13=11.65（）2m4 工藝結(jié)構(gòu)尺寸4.1 管徑和管內(nèi)流速選用 25mm2.0mm 的不銹鋼管，管內(nèi)流速取 ui=0.5m/s。4.2 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) =3.05 根4 根sniiudV245 . 0021. 0785. 0)10503600/(20002按單管程計算，所需的傳熱管長度為：L=49.4msndS03025. 065.11

25、按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長 =6m，則該換l熱器的管程數(shù)為:N =9(管程)p2 . 864 .49lL傳熱管總根數(shù)為：N=3)(279根4.3 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)平均傳熱溫差校正系數(shù)R =66162080冷流體的溫升熱流體的溫降 P =0.1356-80616兩流體的最初溫升冷流體的溫升按單殼程，三管程結(jié)構(gòu)，溫度校正系數(shù) 查表得： =0.93t平均傳熱溫差 = mt6 .309 .3293. 0mtt4.4 傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距 t=1.25（焊接法） ，則 t=1.25 25=31

26、.25 mm 32 （mm）0d橫過管束中心線的管數(shù) 618. 62719. 119. 1Nnc)(根4.5 殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7，則殼體內(nèi)徑為：D=1.05t/N=1.05 32=208.7（mm）7 . 0/27圓整可取 D=273mm。4.6 折流板數(shù)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：h=0.25 273=68.25（mm） ， 故可取 h=65mm 。取折流板間距 B=0.3D,則 B=0.3 273=81.9（mm） ，可取 B 為 150mm 。折流板數(shù) N =-1=-1=39（塊）B折流板間距傳熱管長1506000

27、折流板圓缺面水平裝配。4.7 接管殼程流體進出口接管:取接管內(nèi)流速為 u=1.0 m/s,則接管內(nèi)徑為： =0.0635（m）4Vd=u0 . 114. 3)7 .9993600()113964(取標準管徑為 60 mm 。管程流體進出口接管:取接管內(nèi)流速為 u=1.5 m/s,則接管內(nèi)徑為：0.0212（m）5 . 114. 3)10503600/(20004d取標準管徑為 20 mm5 換熱器核算5.1 熱量核算（1）殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板,可采用克恩公式：=0.36014. 003155. 000)(PrRewed當量直徑，由正三角形排列得d =0.020（m）eooddt)4

28、23(422025. 014. 3)025. 0785. 0032. 023(422殼程流通截面積：=BD(1-)=0.150.273 (1-)=0.00896（m ）0Std0032. 0025. 02殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為=0.353（m/s）0u00896. 0)7 .9993600/(11396 2000Re100000583070001271. 07 .999353. 0021. 0Reooioud Pr=28. 95741. 0001271. 04191Pr,ooopC黏度校正（）=0.95w14. 0 =0.36W/()0862395. 028. 95830702. 057

29、41. 03/155. 02m（2）管程對流傳熱系數(shù)=0.00104（m ）iSpiNNd244927021. 022=（m/s）iu51. 000104. 0)10503600/(2000 (2300Re10000)523000215. 0105051. 0021. 0Re1461. 000215. 01098. 3Pr3PC878. 0523060000018 . 1) W/(m1222 (Pr)(023. 02i4 . 08 . 0ieiiiRd（3）傳熱系數(shù) K0000011smisiiiRdbdddRddK =86231000172. 0023. 04 .17025. 0002. 0

30、021. 0025. 00005. 0021. 01222025. 01=504.5 W/()2m（4）傳熱面積 S S=（m ）6 . 86 .305 .504107 .1323mtKQ2該換熱器的實際傳熱面積pS（m ）8 . 9)627()06. 06(025. 014. 3)(0cpnNLdS2該換熱器的面積裕度為 H=%14%1006 . 86 . 88 . 9%100SSSp該換熱器的面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。5.2 換熱器內(nèi)流體的流動阻力（1）管程流動阻力pstiNNFPPP)(214 . 191tpsFNN由 Re=5230，傳熱管相對粗糙度，查摩擦因數(shù)圖得004

31、8. 0211 . 0id，流速=0.51（m/s） ， kg/，所以C042. 0mWiiu1050i3m=Pa1P22iiiudl63.1638251. 01050021. 06042. 02= Pa222iuP7 .409251. 0105032故 Pa 100 KPa25808914 . 1)7 .40963.1638(iP管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。（2）殼程阻力stNFPPP)(21015. 11tsFN流體流經(jīng)管束的阻力 2) 1(2001uNnFfPBc F=0.4（正方形錯列） 4096. 0583070 . 5Re0 . 5228. 0228. 000f )/(353. 0

32、39)(60smuNnBc正方形排列 Pa24492353. 07 .999) 139(64096. 04 . 021P流體流過折流板缺口的阻力 2)25 . 3(2002uDBNPBB=0.15m ，D=0.273 m Pa6 .58322353. 07 .999)273. 015. 025 . 3(3922P總阻力 Pa 10 KPa stNFPPP)(2109524115. 1)6 .58322449(殼程流動阻力也比較適宜。（三）輔助設備的計算及選型（三）輔助設備的計算及選型1 封頭殼體內(nèi)徑較小，故采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清

33、洗管子。2 分程隔板分程隔板可提高介質(zhì)流速，增強傳熱。同時應嚴防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。（四）設計結(jié)果匯總表（四）設計結(jié)果匯總表換熱器型式：帶膨脹節(jié)的固定管板式管口表換熱面積（m2）：9.80符號尺寸用途連接型式工藝參數(shù)：a20nD果汁入口平面名稱殼程管程b20nD果汁入口平面物料名稱冷卻水果汁c60nD冷卻水入口凹凸面操作溫度，6/1680/20d60nD冷卻水入口凹凸面流量，kg/h113962000e20nD排氣口凹凸面流體密度，kg/m99971050f20nD放靜口凹凸面流速，m/s0.3530.51傳熱量，kW132.7總傳熱系數(shù)，W/m2504.5對流傳熱系數(shù)，W/m2

34、86231837污垢系數(shù)，m2/W0.0001720.0005阻力降，Pa952479912程數(shù)19推薦使用材料不銹鋼不銹鋼管子規(guī)格252.0管數(shù) 27管長，mm6000管間距，mm32排列方式正三角形折流板型式弓形上下間距，mm150切口高度 25%殼體內(nèi)徑，mm273保溫層厚度，mm(五）設計評述五）設計評述該換熱器是專為冷卻果汁設計的，嚴格按照國家及行業(yè)標準設計。這是我第一次做該類設計，雖然努力依照標準設計但許多地方仍不太明確，且沒有任何實際經(jīng)驗，漏洞在所難免。通過此次設計課程，我學到了許多理論課中所學不到的知識。開始時一團霧水的我，經(jīng)過一周的資料搜集和研讀才開始設計工作，中途對數(shù)據(jù)進行

35、了數(shù)次調(diào)整，同學們互相幫助與鼓勵，終于在今天完成了這次任務。雖然過程是艱辛的，但成功的喜悅遠大于痛苦。這次刻骨銘心的經(jīng)歷必會對我未來產(chǎn)生深遠的影響。 (六）參考資料六）參考資料1.馮骉.食品工程原理M.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.82.賈紹義,柴誠敬.化工原理課程設計M.天津：天津大學出版社，2002.83.賈紹義.化工原理及實驗.上冊M.北京:高等教育出版社,2004.64.中華人民共和國國家標準.GB151-1999 鋼制管殼式換熱器.國家技術(shù)監(jiān)督局,19995.中華人民共和國國家標準.JB/T 4715-92 固定管板式換熱器型式與基本參數(shù).國家技術(shù)監(jiān)督局,19926.中華人民共和國國家標準.HG 20537.2-1992(2009) 管殼式換熱器用奧氏體不銹鋼焊接鋼管技術(shù)要求.國家技術(shù)監(jiān)督局,2009 (七）主要符號說明七）主要符號說明英文字母B 折流板間距，m； N 管程數(shù)；pC 系數(shù)，無量綱； Nu 努塞爾特準數(shù)；d 管徑，m； Qi 熱流量 ；kJ/hD換熱管外殼內(nèi)徑，m P 壓力，Pa；因數(shù)f 摩擦系數(shù)； Pr 普蘭特準數(shù)；F 系數(shù)； R 熱阻，() / W；