食工原理課程設(shè)計-管殼式冷凝器設(shè)計

15/16食品工程原理課程設(shè)計管殼式冷凝器設(shè)計設(shè)計任務(wù)書華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：管殼式冷凝器設(shè)計。二、設(shè)計任務(wù)：將制冷壓縮機壓縮后的制冷劑(如F-22、氨等)過熱蒸汽冷卻、冷凝為過冷液體，送去冷庫蒸發(fā)器使用。三、設(shè)計條件：1．冷庫冷負(fù)荷Q0=學(xué)生學(xué)號最后2位數(shù)×100（kw）；2．高溫庫,工作溫度0~4℃,采用回?zé)嵫h(huán)。3．冷凝器用河水為冷卻劑，每班分別可取進(jìn)口水溫度:21~25℃(1班)、6~10℃(2班)、11~15℃(3班)、16~20℃(4班)、1~5℃(5班)。4．傳熱面積安全系數(shù)5~15%。四、設(shè)計要求：1．對確定的工藝流程進(jìn)行簡要論述；2．物料衡算、熱量衡算；3.確定管殼式冷凝器的主要結(jié)構(gòu)尺寸；4.計算阻力；5.編寫設(shè)計說明書(包括：①封面；②目錄；③設(shè)計題目（任務(wù)書）；④流程示意圖；⑤流程及方案的說明和論證；⑥設(shè)計計算及說明（包括校核）；⑦主體設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；⑧設(shè)計結(jié)果概要表；⑨對設(shè)計的評價及問題討論；⑩參考文獻(xiàn)。)；6.繪制工藝流程圖、管殼式冷凝器的結(jié)構(gòu)圖（3號圖紙）、及花板布置圖（3號或4號圖紙）。

目錄TOC\o"1-3"\h\u1前言 31.1設(shè)計意義 31.2文獻(xiàn)綜述 32工藝說明及流程示意圖 32.1工藝說明 32.2流程示意圖 33設(shè)計方案的確定 43.1制冷劑的選擇 43.2冷卻劑的選擇 43.3液體流入冷凝器空間的選擇 43.4液速的選擇 43.5冷卻劑適宜出口溫度的確定 53.6蒸發(fā)溫度、冷庫溫度、制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝溫度確定 54設(shè)計計算及說明 54.1冷凝器型式的選擇 XX954.2冷凝器的選型計算 64.2.1冷凝器的熱負(fù)荷 64.2.2冷凝器的傳熱面積計算 64.2.3冷凝器冷卻水用量 74.3管數(shù)、管程數(shù)和管束的分程、管子的排列 74.3.1管數(shù) 74.3.2管程數(shù) 74.3.3管束的分程、管子在管板上的排列方式 84.3.4管心距及偏轉(zhuǎn)角 84.4殼體直徑、殼體厚度計算 84.4.1殼體直徑 84.4.2殼體厚度的計算 84.5計算校核 94.5.1實際流速 94.5.2流體雷諾數(shù)及流體類型 94.5.3傳熱系數(shù)K 94.5.3.1管內(nèi)冷卻水的傳熱系數(shù) 94.5.3.2管外制冷劑冷凝膜系數(shù) 104.5.3.3以管內(nèi)表面積為基準(zhǔn)的Ki 104.5.4傳熱面積計算及安全系數(shù)計算 114.5.5冷凝器的阻力 114.4.6回?zé)岬呐袛嗉盁崃亢馑?125設(shè)計結(jié)果概要表 136設(shè)計評價及問題討論 136.1設(shè)計評價 136.2設(shè)計問題及討論 146.2.1設(shè)計問題 146.2.2問題討論 14參考文獻(xiàn) 15附錄 151前言1.1設(shè)計意義食品工程原理作為食品科學(xué)與工程的最重要的專業(yè)課之一，學(xué)生要非常熟悉，并掌握其中的原理及懂得如何應(yīng)用。流體傳熱、制冷是食品工程原理中最重要的章節(jié)，也是運用最多的內(nèi)容，本課程設(shè)計以設(shè)計管殼式冷凝器方案為主題，依據(jù)食品工程原理中的流體傳熱、制冷相關(guān)知識設(shè)計，能很好的考察學(xué)生對流體傳熱、制冷等內(nèi)容的掌握程度，增強學(xué)生思考問題的能力與維度，讓學(xué)生充分運用課內(nèi)學(xué)習(xí)到的知識并結(jié)合文獻(xiàn)設(shè)計出一款合格的管殼式冷凝器。1.2文獻(xiàn)綜述在各種換熱器中，采用最多的是管殼式散熱器，其使用的廣泛程度接近換熱器使用總量的90%。目前，在換熱器設(shè)計過程中，實現(xiàn)了用計算機進(jìn)行畫圖和計算的設(shè)計方式，但這同時也造成了設(shè)計者對計算機的過度依賴，在進(jìn)行換熱器的設(shè)計時，只注重計算結(jié)果，忽視了計算過程。對計算過程的忽視，是導(dǎo)致錯誤結(jié)論的主要因素。[1]因此我們要清楚知道計算過程中每一個步驟及相應(yīng)的原理。近年來盡管管殼式換熱器也受到了新型換熱器的挑戰(zhàn),但由于管殼式熱交換器具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作彈性大、應(yīng)用材料廣等優(yōu)點,管殼式換熱器目前仍是化工、石油和石化行業(yè)中使用的主要類型換熱器,尤其在高溫、高壓和大型換熱設(shè)備中仍占有絕對優(yōu)勢[2]。所以懂得如何設(shè)計管殼式換熱器至關(guān)重要。2工藝說明及流程示意圖2.1工藝說明本設(shè)計中的制冷循環(huán)為蒸汽壓縮式制冷回?zé)嵫h(huán)，采用氨做制冷劑，利用氨發(fā)生相變（即液態(tài)變氣態(tài)，氣態(tài)經(jīng)壓縮再變液態(tài)）時的能量變化來實現(xiàn)制冷目的。其工作原理為：利用制冷劑氨在蒸發(fā)器中不斷吸收欲降溫物體的熱量而汽化，產(chǎn)生的低溫低壓蒸汽由壓縮機壓縮后，在冷凝器中冷凝成液體，并將冷凝熱傳給冷卻水，從而實現(xiàn)了將熱量從低溫物體傳給高溫物體，使低溫物體進(jìn)一步降溫的制冷目的。而為了使制冷劑循環(huán)使用，冷凝后的液體減壓后送回蒸發(fā)器，即液體工質(zhì)經(jīng)壓縮——冷凝——膨脹——蒸發(fā)過程的逆卡諾循環(huán)。2.2流程示意圖制冷系統(tǒng)的工藝流程如下圖1所示:圖1制冷流程示意圖3設(shè)計方案的確定3.1制冷劑的選擇制冷劑是在制冷系統(tǒng)中通過相變傳遞熱量的流體，它在低溫低壓時吸收熱量，在高溫高壓時放出熱量。制冷劑作為制冷(熱)系統(tǒng)的工作介質(zhì)。F-22是為二氟一氯甲烷，為消耗臭氧層物質(zhì)，為國家限用的制冷劑，我們不用也不提倡大家使用此類制冷劑。從20世紀(jì)30年代開始，以R11、R12和R22為代表的CF-Cs和HCFCs制冷劑的大量開發(fā)，使得制冷技術(shù)得到了飛躍性發(fā)展;但在70年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)CFCs和HCFCs在大氣平流層中會消耗大量的臭氧，并且在南極上空造成了臭氧空洞，對地球表面的氣候、生物產(chǎn)生了一系列不利影響[3]。本設(shè)計使用氨做制冷劑，氨作為天然、無害的制冷劑，不僅對環(huán)境沒有污染，還會有許多的優(yōu)點。國際制冷學(xué)會最新的文獻(xiàn)[4]提出：在蒸發(fā)溫度-35℃以上，氨制冷劑的熱力性質(zhì)是所有制冷劑中最佳的，即在蒸發(fā)溫度-35℃以上，采用氨制冷劑運行能耗最低。氨工質(zhì)的主要優(yōu)點：[5]1)除空氣與水外最廉價的一種制冷工質(zhì)；2)標(biāo)準(zhǔn)沸騰溫度低，在冷凝器和蒸發(fā)器壓力適中；3)單位容積制冷量大，單位冷量所需的制冷劑循環(huán)量少，熱傳導(dǎo)率高氣化潛熱大；4)節(jié)流損失少，運行效率高；5)運轉(zhuǎn)壓力低，對機器的要求低，冷凍系統(tǒng)材料成本低；6)有刺激性氣味，泄漏時極容易由氣味及測漏試紙、試藥測出，空氣中含有50mg/m3的氨時，人的嗅覺即可分辨；7)與礦物油不相溶，在低溫下與油容易分離，氨比重較油輕，冷凍油往往沉于氨液之下，可方便地對冷凍系統(tǒng)進(jìn)行回油；8)常溫及低溫下熱力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；9)ODP=0,GWP=0。3.2冷卻劑的選擇選取河水作為冷卻劑，其來源廣、經(jīng)濟(jì)、方便。3.3液體流入冷凝器空間的選擇在管殼室冷凝器中,哪種流體流經(jīng)管內(nèi)（管程）、哪一種流體流經(jīng)管外（殼程）、是關(guān)系到該冷凝器的使用是否合理的問題。流體流入空間的確定一般可以從以下幾個方面考慮：（1）不潔凈或結(jié)垢的物料應(yīng)當(dāng)流經(jīng)易清洗的一側(cè)。固定管板式換熱器的直管束管內(nèi)較易清洗，故一般應(yīng)通入管內(nèi)；（2）要保證管內(nèi)和管外都有適當(dāng)?shù)牧魉?以保證有較高的傳熱系數(shù)。因此要提高流速以增大其傳熱膜系數(shù)的流體應(yīng)通入管內(nèi)；（3）有腐蝕性的流體應(yīng)流管內(nèi)；（4）壓力高的流體應(yīng)流管內(nèi)；（5）飽和蒸汽一般應(yīng)通入殼程,以便排出冷凝液,而且蒸汽較清潔；（6）冷凝劑一般走殼程，便于散熱減少冷凝劑用量。綜上所述，本次設(shè)計使用河水做冷卻劑，比較臟，走管程；而冷凝劑氨走殼程。3.4液速的選擇流速增大，傳熱膜系數(shù)增大，同時還可以減少污垢在管子表面沉積的可能性而降低污垢熱阻，從而使K值提高，所需傳熱面積減少，設(shè)備投資費減少。但增大流速又使流動阻力相應(yīng)增加，動力消耗即操作費用增加。因此，選擇適宜的流速十分重要，一般都盡可能使流動的Re>104。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，流速的范圍見下表：表1列管換熱器工業(yè)上常用的流速范圍流體種類流速（m/s）管程殼程一般液體0.5~30.2~1.5易結(jié)垢液體＞1＞0.5氣體5~303~15因此，綜合考慮各種因素，本設(shè)計選擇河水的流速u=1.2m/s。3.5冷卻劑適宜出口溫度的確定按課程設(shè)計任務(wù)書，我班冷卻水進(jìn)水溫度為6-10℃，本設(shè)計取t1=10℃，若選用較低的出口溫度，則用水量大，操作費用高，但傳熱平均溫差較大，所需傳熱面積較小，設(shè)備費也較低。根據(jù)冷卻水出口溫差為4～10℃，即冷卻水出口溫度t2=t1+(4~10)℃,而冷卻水的進(jìn)口溫度比較低，因此本設(shè)計取t2=18℃。因此可得到冷卻介質(zhì)水的定性溫度為T水=（10+18）/2=14℃。3.6蒸發(fā)溫度、冷庫溫度、制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝溫度確定在冷庫中以空氣為載冷劑，高溫庫的工作溫度為0～4℃，選取高溫庫0℃，根據(jù)蒸發(fā)溫度t0應(yīng)比載冷劑低8～12℃，選取蒸發(fā)溫度t0=-12℃。冷凝溫度取決于冷凝介質(zhì)的溫度，也與冷凝器的型式有關(guān)，為了保證冷凝器內(nèi)的熱交換，冷凝溫度tk必須高于冷卻水出口溫度t24～5℃，且其端部溫差（tk-t1）可取7～14℃，本設(shè)計冷凝溫度取tk=20℃。根據(jù)過冷溫度tu較冷凝溫度tk應(yīng)低3-5℃，所以選取tk=20℃，tu=16℃。過熱溫度tp比蒸發(fā)溫度t0高3~4℃，本設(shè)計取tp=-8℃。綜上所述，本實驗所選擇的相關(guān)溫度如下：進(jìn)口溫度t1=10℃出口溫度t2=18℃冷凝溫度tk=20℃過冷溫度tu=16℃蒸發(fā)溫度t0=-12℃過熱溫度tp=-8℃4設(shè)計計算及說明4.1冷凝器型式的選擇本方案采用了河水作為冷卻劑，所以選擇水冷式的冷凝器。水冷式的冷凝器是最常見的冷凝器，最常用的水冷式冷凝器有兩形式，一種立式管殼式冷凝器，一種是臥式管殼式冷凝器，一下表2為這兩種冷凝器的比較，

表2常用冷凝器的比較冷凝器類型優(yōu)點缺點使用范圍立式殼管式1.可裝設(shè)在室外露天，節(jié)省機房面積；2.清洗方便；3.漏氨易發(fā)現(xiàn)。1.傳熱系數(shù)比臥式殼管式低；2.冷卻水進(jìn)出溫差小，耗水量大。中型及大型氨制冷裝置臥式殼管式1.結(jié)構(gòu)緊湊；2.傳熱效果好；3.冷卻水進(jìn)出溫差大，耗水量小。1.清洗不方便；2.漏氨不易發(fā)現(xiàn)。大、中、小氨和氟利昂制冷裝置都可采用一般情況下立式冷凝器與臥式相比其給熱系數(shù)較小，無特殊要求一般選取臥式的換熱方式。而且一般立式比臥式的管子半徑大一些[6]。綜合比較兩種常用冷凝器的優(yōu)缺點和使用范圍，本設(shè)計使用臥式管殼式冷凝器。4.2冷凝器的選型計算4.2.1冷凝器的熱負(fù)荷冷凝器的熱負(fù)荷是制冷劑的過熱蒸汽在冷凝過程（包括冷卻、冷凝及過冷）所放出的總熱量，可用制冷劑的壓焓圖算出。對于開啟式制冷壓縮機，在忽略熱損失的情況下，它應(yīng)等于制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量與氣態(tài)低壓制冷劑在制冷機中被壓縮成高壓氣體時所獲得的機械功之和，并可用下式簡化計算：QL=φQ0（kW）式中：QL——冷凝器的熱負(fù)荷；kWQ0——制冷量kW；φ——系數(shù),與蒸發(fā)溫度,冷凝溫度,汽缸冷卻方式及制冷劑的種類有關(guān)，可以從設(shè)計指導(dǎo)書中圖查得。其中，Q0=1300kW，查表得φ=1.13所以，QL=1300×1.13kW=1469kW4.2.2冷凝器的傳熱面積計算在水冷式冷凝器中，立式和臥式管殼冷凝器的制冷在管外冷凝，冷卻水在管內(nèi)流動。其傳熱面積可用下式計算：QUOTE式中：F——冷凝器的傳熱面積，m2；

QL——冷凝器得熱負(fù)荷，W；K——傳熱系數(shù)，W/（m2·K）或W/（m2·℃）；?t——傳熱平均溫差，℃；

q——單位面積熱負(fù)荷，W/m2。由表中初估，K=700~900W/m2·K，取K=800W/m2·K；q=4000~5000W/m2，取q=4500W/m2。則：預(yù)估4.2.3冷凝器冷卻水用量水冷式冷凝器的冷卻水用量可以用下式求得：式中：QL——冷凝器的熱負(fù)荷，kW；Cp――冷卻水的定壓比熱，kJ/（kg·K），淡水取4.186，海水取4.312；t1、t2――冷卻水進(jìn)、出冷凝器的溫度，K或℃。體積流量4.3管數(shù)、管程數(shù)和管束的分程、管子的排列本次設(shè)計方案選取傳熱管道尺寸為ф25×2mm的無縫鋼管，則di=21mm；do=25mm；b=2mm；dm=23mm。4.3.1管數(shù)選定了管內(nèi)流速和管徑后，可用下式求得單程管子總數(shù)n:QUOTE式中：V——管內(nèi)流體的體積流量，m3/s；d——管子內(nèi)直徑，m；u——流體流速，m/s。算出n后，圓整為整數(shù)。根。4.3.2管程數(shù)按單程冷凝器計算，管束長度為L，則式中：A——傳熱面積，m2；其他符號同前。冷凝器的長徑比有一定的要求，一般L/D=3-8。若按單程設(shè)計L太長，超過上述長徑比范圍時，一般可采用多程管解決。管程數(shù)為m，則：m=L/l式中：L——按單程計算的管長，m；l——選定的每程管長，m；考慮到管材的合理利用，按管材一般出廠規(guī)格為6m長，則l可取為1，1.5，2，3和6m等。此處選用l=6m，算出的m必須取整數(shù)。因此采用多程管后，冷凝器的總管數(shù)NT為4.3.3管束的分程、管子在管板上的排列方式從制造、安裝、操作角度考慮，偶數(shù)管程有更多的方便之處，由上面的計算可得，管程數(shù)有八程，擬設(shè)一個冷凝器，程數(shù)較多，課程設(shè)計指導(dǎo)書上建議多程選用徑向分布，但這種分法卻存在冷卻水進(jìn)出口相鄰、水只能下進(jìn)下出的缺點，影響制冷效果，同時為了可排列更多的管子，本設(shè)計采用同心圓法，管子按正三角形排列。分程隔板的具體布置如花板布置圖所示。4.3.4管心距及偏轉(zhuǎn)角管板上兩根管子中心距離a成為管心距。管心距的大小要考慮管板強度和清洗管子的外表面時所需空隙，它與管子在管板上固定的方法有關(guān)。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，焊接法最小管心距一般采用=1.25d0，本設(shè)計所取管子外徑d0=25mm，則，取管心距=32mm。當(dāng)臥式冷凝器的殼程為蒸汽冷凝，且管子按正三角形排列時，為了減少液膜在列管上的包角及液膜厚度，管板在裝置時，其軸線應(yīng)與設(shè)備的水平軸線偏轉(zhuǎn)一定角度，查表可得可取7°4.4殼體直徑、殼體厚度計算4.4.1殼體直徑殼體的直徑應(yīng)等于或稍大于管板的直徑。所以，從管板的計算可以決定殼體的內(nèi)徑。通常用下式確定：D=a(b-1)+2e式中：D——殼體內(nèi)徑，mm；a——管心距，mm；b——最外層的同心圓對角線上的管數(shù)；e——同心圓最外層管子中心到殼體內(nèi)壁的距離。一般取e=（1~1.5）d0其中，a=32mm，b=33,取e=1d0=25mm因此D=32×(33-1)+2×25=1074mm殼體的內(nèi)徑應(yīng)圓整到最靠近的部頂標(biāo)準(zhǔn)尺寸，殼徑的部頂標(biāo)準(zhǔn)尺寸見下表：表3標(biāo)準(zhǔn)尺寸（mm）殼體內(nèi)徑325440500600700800900100011001200最小壁厚8101214由上表，考慮到管板的厚度和鋼管的排列方式，確定殼體的內(nèi)徑為1100mm，則最小壁厚為14mm。因而，冷凝器的長徑比L/D=6000/1100=5.45，符合L/D=3～8的要求4.4.2殼體厚度的計算當(dāng)熱交換器受內(nèi)壓時，外殼的厚度s可用下式計算：式中：s——外殼壁厚，cm；P——操作時之內(nèi)壓力，N/cm2（表壓）；——材料的許用應(yīng)力，N/cm2；——焊縫系數(shù)，單面焊縫=0.65，雙面焊縫=0.85；C——腐蝕裕度，其值在(0.1～0.8)cm之間；D——外殼內(nèi)徑，cm。按此式算出殼體厚度后，還應(yīng)適當(dāng)考慮安全系數(shù)，以及開孔的強度補償措施。一般都應(yīng)大于表3所列的最小厚度值。其中，查壓焓圖,冷凝溫度為20℃時,得P絕=8.2×105Pa=82.02N/cm2，∴P=P絕—P大=82.02—10.13=71.89N/cm2其中D=110cm，=0.65，C=0.8cm根據(jù)相關(guān)資料,選取鋼[σ]為9810N/cm2112Mpa=11200因此：殼體厚度S最終取整數(shù)，則取s=15mm4.5計算校核4.5.1實際流速實際流速4.5.2流體雷諾數(shù)及流體類型查得定性溫度14℃下，冷卻水的粘度μ=1.1684×10-3Pa·s，ρ=999.2kg/m3雷諾數(shù)所以冷卻水的流動形態(tài)為湍流，符合實際要求。4.5.3傳熱系數(shù)K4.5.3.1管內(nèi)冷卻水的傳熱系數(shù)查得定性溫度14℃下，冷卻水的粘度μ=1.1684×10-3Pa·s，ρ=999.2kg/m3，比熱容cp=4.1909kJ/kg·K,=0.5868W/m·K。因為流體雷諾數(shù)Re>104，0.7<Pr<120，可用下式計算圓形直管內(nèi)強制湍流時的對流傳熱系數(shù)（冷卻劑）：式中：——導(dǎo)熱系數(shù)，；Cp——水的比熱，；n——被加熱時，取n=0.4，Pr——普蘭特準(zhǔn)數(shù)；d——管子內(nèi)徑，m。4.5.3.2管外制冷劑冷凝膜系數(shù)式中：——冷凝液的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·K；——冷凝液的密度,kg/m3；——氨蒸汽的冷凝潛熱，kJ/kg；——冷凝液的粘度，Pa·s；——管外徑，m；——水平管束上下重疊的管子數(shù)；——氨蒸汽飽和溫度與冷壁面溫度之差，℃。查表可知氨蒸汽飽和溫度為20℃，。冷凝液的定性溫度。查得定性溫度17℃下，氨的ρ＝601.24kg/m-3，r=1162.26kJ/kg,μ=1.4×10-4Pa·s，λ=0.476w/m·K，，取整數(shù)為184.5.3.3以管內(nèi)表面積為基準(zhǔn)的Ki冷凝器以管內(nèi)表面積為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)Ki可用下式計算：=式中：——管外制冷劑冷凝膜系數(shù)，W/（m2·K）；——管內(nèi)冷卻水的傳熱膜系數(shù)，W/（m2·K）；——基管外表面積，m2；——基管內(nèi)表面積，m2；——基管平均面積，m2；——管壁厚度，m；——管壁熱導(dǎo)系數(shù)，W/（m·K）；查得鋼=36～54W/（m·K），取=54W/（m·K）；——制冷劑側(cè)污垢熱阻，㎡·K/W；制冷劑為氨，取=0.18×10－3～0.6×10－3；本設(shè)計取0.18×10－3；——水側(cè)垢層熱阻，m2·K/W；查得澄清的河水的水側(cè)污垢熱阻=0.34×10-3m2·K/W其中，===920W/（m2·K）4.5.4傳熱面積計算及安全系數(shù)計算冷凝傳熱的平均溫差：理論傳熱面積：實際傳熱面積：安全系數(shù)該安全系數(shù)屬于5-15%范圍，符合要求。4.5.5冷凝器的阻力冷凝器的阻力計算只需要計算管程冷卻水的阻力，殼程為制冷劑蒸汽冷凝過程，可不計算流動阻力。冷卻水的阻力可按下式計算：式中：λ——管道的摩擦阻力系數(shù)；湍流狀態(tài)下，鋼管λ=0.22；銅管λ=0.184Re-0.2Z——冷卻水流程數(shù)；L——每根管子的有效長度，m；d——管子內(nèi)直徑,m；u——冷卻水在管內(nèi)的流速，m/s；g——重力加速度，m/s2； Σε——局部阻力系數(shù)，可近似取為：Σε=4Z其中，λ==0.22Re-0.2=0.22×21550-0.2=0.03，L=6m，d=0.021m，u=1.2m/s，Z=8，Σε=4Z=48=32本設(shè)計采取的是鋼管，因此,則冷卻水的阻力為：4.4.6回?zé)岬呐袛嗉盁崃亢馑銏D2蒸氣壓縮制冷循環(huán)的壓—焓圖本設(shè)計確定：1）蒸發(fā)溫度t0為：-12℃2）冷凝溫度tk為：20℃3）冷卻水出口溫度t2為：18℃4）過冷溫度tu為：16℃根據(jù)《食品工程原理》P91的氨的壓焓圖查得（kJ/kg）：h1=1440kJ/kg，h2=1625kJ/kg，h3=h4=260kJ/kg，h3’=h4’=280kJ/kg單位制冷量：壓縮功：制冷系數(shù)：單位循環(huán)量：制冷劑的放熱量：冷凝器的熱負(fù)荷：由此可見，本設(shè)計熱量基本平衡，符合實際要求。

5設(shè)計結(jié)果概要表項目指標(biāo)設(shè)計結(jié)果冷凝器冷凝器類型臥式殼管式冷凝器冷凝器臺數(shù)1臺殼體內(nèi)徑1100mm殼體厚度15mm內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)920W/m2﹒k實際傳熱面積335.5m2理論傳熱面積319m2傳熱面積安全系數(shù)5%換熱管冷凝換熱管材料無縫鋼管換熱管規(guī)格φ25×2mm總管數(shù)848根每程管數(shù)106根管程數(shù)8管長6m管子排列方式同心圓偏心角7°長徑比5.45管心距32mm制冷劑R717（氨）蒸發(fā)溫度-12℃冷凝溫度18℃過熱溫度-8℃過冷溫度16℃制冷劑冷負(fù)荷1300kW高溫庫工作溫度0-4℃進(jìn)口溫度10℃出口溫度18℃?zhèn)鳠崞骄鶞夭?℃熱負(fù)荷1469kW流速1.2m/sRe21550冷卻劑冷卻水用量157919.3kg/h冷卻水阻力7.38m水柱安全系數(shù)5%6設(shè)計評價及問題討論6.1設(shè)計評價(1)此次管殼式冷凝器的設(shè)計在上學(xué)期原有的食品工程原理的理論基礎(chǔ)以及老師的耐心指導(dǎo)下開展，剛開始時讓人摸不著頭腦，一是不熟悉設(shè)計方面的內(nèi)容、二是食品工程原理離我們已有一段時間了，所謂新舊知識的沖突，肯定舊知識容易被人遺忘，但是在認(rèn)真研究設(shè)計指導(dǎo)書以及跟同學(xué)之間討論后摸索到出路，發(fā)現(xiàn)做此設(shè)計的意義之所在：讓我們對工程原理的理論只是有了更深入更廣闊地了解與學(xué)會如何運用學(xué)到的相關(guān)知識，如不僅僅只會紙上談兵，不能學(xué)以致用。(2)通過本次設(shè)計，我們對工程計算更敏感，知道很多有關(guān)冷凝器、管子方面的計算，清楚了解到選擇什么冷凝器、什么管子、什么排列方式都不能單從一方面決定，要綜合流體物理性質(zhì)、流速、安全系數(shù)等等的方面；還學(xué)到了許多設(shè)計相關(guān)的內(nèi)容，這些對我們來說既吸引又陌生，是很好的挑戰(zhàn)。(3)在設(shè)計過后，我們還通過了許多雷諾數(shù)的計算、長徑比、安全系數(shù)等方面的核算來確認(rèn)方案的可實行性，保證冷凝器的可行性與安全性。培養(yǎng)了我們更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。6.2設(shè)計問題及討論6.2.1設(shè)計問題(1)首先，我認(rèn)為最大的問題是指導(dǎo)書上的內(nèi)容不夠齊全且說得不太明白，不易懂。我認(rèn)為指導(dǎo)書的作用主要是指導(dǎo)我們了解這個設(shè)計的方案如何進(jìn)行，但是指導(dǎo)書做不到這一點，指導(dǎo)書說到的點比較淺，對于一些我們學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，我們尚能理解，但是對于一些新的內(nèi)容，希望能夠說得更明白些，或者在講解課上更清晰明了地解釋，例如管束的分程、管子在管板上的排列方式、管心距等內(nèi)容都是我們沒有接觸的的內(nèi)容，而且指導(dǎo)書上內(nèi)容比較少且比較亂，學(xué)生抓不住重要也抓不住根本，無從下手。其次在完成冷凝器的設(shè)計之后，核算的部分指導(dǎo)書上沒有說明，這也讓我們不知所措，方式我們都懂，