食品工程列管式换热器选型设计说明书

1 食品工程 列管式换热器选型设计 说明书 计条件 已知冷却水走管程，油品走壳程。忽略热损失。其他条件如下（见表 1） 表 1 设计条件 名 称 单 位 进 口 出 口 符 号 数 值 符 号 数 值 热空气流量 kg/h 000 热空气温度 0 0 冷却水 0 0 体的物性数据 （见表 2） 1 水的参数在其平均温度 下选取， t=(t1+2=(20+30)/2=25 表 2 流体的物性参数 名 称 空气 水 密 度（ kg/97 热导率 W/(m ) 热 ) 度（ 10s） 2 算传热量 Q Q=t =7000 90 60） =105 KJ/h=105 W 由换热 衡算式， Q= = ： Q/ =105/ 30 20） =5137kg/h 算传热温差 目 逆流 T t t 1=120 20 0 0 t = 80 t 100 =（ 80+100） /2 =90 又 R= ( 0 P=( ( 表 5a）得 =算逆流平均温度差 假设采用复杂折流的换热器，按逆流计算的平均温度差 应乘校正系数 1，选设换热 器的流动类型为 1壳程、偶数管程。计算参数 ： P=(30 20)/(90 20)=(90 60） / (30 20)= 空气 T 2 60 冷却水 t 120 0 0 t2 = = 60 40 0/40 = 3 查化工 单元操作课程设计书 图 3得 =合 要求，得到 2 = =1，这是由于复杂流动中同时存在逆流和并流。因此，采用折流在经济上是比较合理的。 步确定传热面积 A 为求得传热面积 A，需先求出总传热系数 K，而 K 值又和对流传热系数、污垢热阻等有关。在换热器的直径、流速等参数均未确定时，对流传热系数也无法计算，所以只能进行估算。 当进行换热的流体由气体到水，总传热系数 K 值范围大概为 17 2802，先取 30 W/(m K)，则 A=Q/K 9500/（ 130 =步选定换热器型号 在确定管数和管长时，首先要选定管内流速 增大 压力降也会显著增加。水的粘度 10s 1500 1000 500 500 100 100 35 35 1 1 最大流速 (m/s) 腐蚀性、传热面积、清洗和价格四方面综合考虑后，选用 25 径 所需的单程管数为 n， Vs= =5137/3600/997=从管内体积流量 vs=n（ /4）（ 2 3600= 4 解之得 n=5根。 又从传热面积 A=n .6 可以求得单管程管长 l= A/n 5 国内生产的无缝钢管长度一般为 6m 或 9m1，故系列标准中换热器的长度分别为 2m， 3m， 6m，若选用 管程数 Z=l/L=4，故初定 的管子， 4 个管程，则一台换热器的总管数为 4 7=28（根）。 表 4 初选换热器的主要参数 项目 数据 项目 数据 壳径 325尺寸 25 程数 N 4 管长 l 数 n 28 管排列方式 正方斜转 45 中心排管数 传热面积 A 程流通面积 心距 32 换热器数据核算 已选定的换热器型号是否适用，还要核算 ，才能确定。 程的管数 管数 n/管程数 8/4=7 管程流通面积 /4）（ 2 7=查得的 好符合。 热面积 A 传热面积 A= 28=查得的 是由于管长的一小部分需用于在管板上固定管子。应以查得 的 A= 5 心排管数 ，取 程 速 i=s 诺数 i=997/(1014044 擦系数 摩擦系数 取钢管绝对粗糙度 =化工原理上册表 11， 得相对粗糙度 /0=据雷诺数 4044， 查得 2= 管内阻力损失 il/di(i/2)= 997/2=1633 回弯阻力损失 (i/2)= 605 管程总损失 1633+605） 1 4=3388 100程 流板 常用的折流板型式有圆缺形或称弓形和孔式折流板。最常用的是圆缺形。其缺高度为壳角直径的 10%40%4，常见的是 20%和 25%两种，一般去折流板间距D）（ ，其系列为： 100150200300450600800000 即取折流板间距 ）（ 73 2 则可取 50 h=折流板的 折流板间距 传热管长 程损失 截面积 S0=h（ = =速 (600)/( o 7000/3600/s 雷诺数 o/o=1010500 摩擦系数 束损失 B+1)( )=6（ 17+1） ） ( ) =17 ( 17341+32022） 1 1=49363 100程的阻力损失小于 10工原理上册 1，适用。 5 传热计算 程给热系数 i 壳程给热系数 o，以上已算出 4044，现再算 ro= o=(103 10公式 9 o= o/287 ( 3019W 程给热系数 1=(103 10 现空气被冷却，（ /w）小于 1，可取为 故 5（ /w） 1= 1/( 热系数 管内的污垢热阻 10k 外的污垢热阻 10-4 k i i i d d 1d （ ） （ ） 7 =1/1010 +1/3019=0=假设的 K=130误差小于 5% 需的传热面积 A=Q/K 9500/（ 130 =换热器列出的传热面积 A=原选换热器适用 6 确定换热器型号 所选的型号为： 5 325 10 40 4 本文提出的换热器的设计，在工艺设计上考虑了传热系数、流速、管壳程压降等对换热器设计的影响。设计过程要从耐腐蚀性、传热面积、清洗难易程度及经济效益 等四方面综合考虑通过这个设计，我们可以知道，为提高传热效率，降低经济投入，设计参数的选择十分重要。 换热器的选型或设计实际上是个反复试算过程，以达到优化的目的。 参考文献： 1谭天恩，窦梅，周明华 册） 学工业出版社， 2006 2 蕲明聪，程尚模，赵永湘 . 换热器 . 重庆：重庆大学出版社， 1990 3 袁林根 . 机械工程手册（第二版） . 北京：机械工业出版社， 1997 8 4 聂清德编 . 化工设备设计 . 北京：化学工业出版社， 1991 福建农林大学食品科学学院课程论文 (设计 )评分表 学生姓名： _ 学号： _ 填表日期： 2014年 月 日 9 题目 评价内容 评价指标 评分权值 评定成绩 工作量 工作量饱满，能独立查阅文献 业务水平 有扎实的基础理论知识和专业知识；能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能对课题进行理论分析，得出有正确的结论 论文质量 综述