课程设计-换热器的设计—水冷却牛奶.doc

换热器的设计-水冷却牛奶设计题目：换热器的设计水冷却牛奶设 计 者：班级 ：食品1001 姓名: 张红梅 学号:20103248班级 ：食品1002 姓名: 王清 学号:20103277指导教师：李凤设计成绩：进度 说明书 图纸 总分 日 期： 年 月 日西南科技大学 生命科学与工程学院目 录一设计任务和设计条件41.1设计题目 4 1.2设计条件41.3设计任务4二设计方案简介42. 设计原则42.1 换热器类型的选择5 2.2流径的选择 72.3设计流程图 7三确定设计方案83.1.选择换热器的类型83.2.流体流入空间的选择 93.3.流向的选择 93.4.确定物性数据 9四计算总传热系数104.1计算热负荷104.2冷却水的用量104.3平均温差103. 4估算传热面积114.5初选换热器规格11五、核算总传热系数115.1管侧传热系数115.2壳侧传热系数12 5.3污垢系数12 5.4总传热系数135.5面积裕度135.6管壁温度13六、核算压强降146.1管程压强降：146.2壳程压强降157、 辅助设备的计算及选型167.1管箱167.2封头167.3旁路挡板167.4折流板177.5接管177.6导流筒187.7、放气孔、排气孔18八、设计结果一览表18九 对设计的评述12十参考文献21一设计任务和设计条件1.设计题目：水冷却牛奶2.设计条件：(1)纯牛奶 处理量：70（6080范围选）吨/小时、进口温度：100、出口温度：30、压强降：管程 80kPa壳程 50kPa (2)冷却水进口温度：24、出口温度：32。3.设计任务：(1)根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积、压力降是否满足要求，并设计管道与壳体的连接，管板与壳体的连接、折流板等。(2)绘制列管式换热器的装配图。(3)编写课程设计说明书。二、设计方案简介换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互混合传递热量。该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触和混合的场合。常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。 蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高后，再与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是体积庞大且不能完全避免两种流体的混合。 常见的列管换热器主要有固定管板式、带膨胀节的固定管板式、浮头式和U形管式等几种类型 2.1 换热器类型的选择 根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。以下根据本次的设计要求，介绍几种常见的列管式换热器。 1.固定管板式换热器固定管板换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，用使用管子于管板的接口脱开，从而发生介质的泄漏。 2.U型管换热器 U型管换热器结构特点是只有一块管板，换热管为U型，管子的两端固定在同一块管板上，其管程至少为两程。管束可以自由伸缩，当壳体与U型环热管由温差时，不会产生温差应力。U型管式换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠；管束可以抽出，管间清洗方便。其缺点是管内清洗困难；哟由于管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内程管间距大，壳程易短路；内程管子坏了不能更换，因而报废率较高。此外，其造价比管定管板式高10%左右 3.浮头式换热器浮头式换热器其结构特点是两端管板之一不与外科固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。浮头式换热器的优点是党环热管与壳体间有温差存在，壳体或环热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可以从壳体内抽搐，便与管内管间的清洗。其缺点是结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板间若密封不严，易发生泄漏，造成两种介质的混合。 4.填料函式换热器 填料函式换热器其特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单，制造方便，耗材少，造价也比浮头式的低；管束可以从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗，维修方便。其缺点是填料函乃严不高，壳程介质可能通过填料函外楼，对于易燃、易爆、有度和贵重的介质不适用。2.2流径的选择： 在具体设计时考虑到尽量提高两侧传热系数较小的一个，使传热面两侧传热系数接近；在运行温度较高的换热器中，应尽量减少热量损失，而对于一些制冷装置，应尽量减少其冷量损失；管、壳程的决定应做到便于清洗除垢和修理，以保证运行的可靠性。 参考标准： (1) 不洁净和易结垢的流体宜走便于清洗管子，浮头式换热器壳程便于清洗。 (2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 (3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压，其中冷却介质循环水操作压力高，宜走管程。 (4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。 (5) 被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果。 (6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。 (7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。 (8) 若两流体的温度差较大，传热膜系数较大的流体宜走壳程，因为壁温接近传热膜系数较大的流体温度，以减小管壁和壳壁的温度差。2.3设计流程图三确定设计方案3.1.选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体（牛奶）进口温度 100 出口温度 30；冷流体（水）进口温度 24，出口温度为 32，该换热器用循环冷却水冷却，因温差较大，属于高温操作，因此选择浮头式换热器。 3.2.流体流入空间的选择 从两物流的操作压力，难易结垢来说，应使走牛奶管程，冷却水走壳程，因为:不易清洗和易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。因为牛奶在高温下容易结垢，所以应使牛奶走管程，冷却水走壳程。 3.3.流向的选择 冷、热流体的进出口温度相同时，逆流操作的平均推动力大于并流，因而传递同样的热流体，所需的传热面积较小。逆流操作时，冷却介质温升可选择得较大因而冷却介质用量可以较小。显然在一般情况下,因工艺上无特殊要求，逆流操作有利于传热效果，所以选用逆流操作3.4.确定物性数据 牛奶的定性温度： T= =65 水的定性温度： t=28(表一)两流体在定性温度下的物性数据牛奶在65度下的物性数据 水在28度下的物性数据密度=1030（kg/m)i=996.2（/）比热容Cp= 3.9 kJ/（Kg )Cpi=4.176kJ/（Kg )黏度u=1.5(pa.s)ui=0.845210(pa.s)导热系数=0.53W/(m.)i=0.614W/(m.)四计算总传热系数4.1计算热负荷Q=00=5308333(W)4.2冷却水的用量Wi=4.3平均温差tm1=P=(t2-t1)/(T1-t1)=1.05R=(T1-T2)/(t2-t1)=8.75由图按单壳程，双管程结构得=0.88即平均温差：4.4.计算传热面积 根据牛奶的粘度，传热系数K的大致范围2，取K=530W,则估算传热面积： 4.5初选换热器规格表2 换热器的相关参数壳径（mm）1200管子尺寸（mm）19x2公称压强(MPa)2.5管长(m)6公称面积(）468.2管子总数n1348管程数（Np）6管子排列方法正方形旋转45中心排管数27管程流通面积（）0.0396实际传热面积：=ndl=13483.140.0196=482.5要求过程的总传热系数为K= W/(.)五、核算总传热系数5.1、管程的给热系数管程流通面积 m/s 因为 2300Rei500 17.72ka50ka,壳程流体压强降在允许范围之内。 综上，管程壳程流体压强降都在允许范围之内。七、辅助设备的计算及选型7.1管箱因为DN=1200mm900mm 之间，所以应选封头管箱。7.2封头因为DN400mm，所以采用圆形封头。7.3旁路挡板因为DN=1200mm，在800mm1200mm 之间，所以旁路挡板数量选3 对。7.4折流板 采用缺25%的圆缺型折流板。Nc=27取隔板间距B=450mm7.5、接管 程流体进出口接管：取接管内牛奶流速u1=1.5m/s，则接管内径为壳程流体进出口接管：取接管内冷却水流速u1=1.0m/s，则接管内径为7.6、导流筒 壳程流体的进出口和管板间必须存在有一段流体不能流动的空间（死角），为了提高传热效果，常在管束外增设导流筒，使流体进出壳程时必然经过这个空间。7.7、放气孔、排气孔 换热器的壳体上常设有放气孔、排气孔，以排除不凝气体和冷凝液等。 八、设计结果一览表表 设计结果一览表参数壳程管程流量/kg/h57200070000进/出口温度/24/32100/30压力/KPa5080物性定性温度/2865密度/kg/996.21030定压比热容/ kJ/(kg )4.1763.9粘度/（Pas）0.84521.5热导率（W/mk）0.6140.53普朗特数5.7511.04设备结构参数形式浮头式壳程数1壳体内径/mm1200台数1管径/mm管心距/mm25管长/mm6000管子排列正方形旋转管目数/根1348折流板数/个12传热面积/468.2折流板间距/mm450管程数6材质不锈钢主要计算结果壳程管程流速/(m/s)1.4170.48表面传热系数/（6451.81304.13污垢热阻/（.)0.0001720.000172热流量/W5308333传热温差/22.48传热系数/609.7裕度/%20.88%九 对设计的评述本次设计，我们通过在图书馆和网上查阅了大量的相关资料，保证了牛奶和水的参数的准确性，在设计换热器时，通过大量的讨论和计算，使设计的结果尽量完美，满足工业化的要求。同时通过这次设计,我们学会了查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；树立了既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；培养了迅速准确的进行工程计算的能力；掌握如何更好的利用好数据，运用工程制图，计算机这些学过的课程去设计，加强了我们的动手能力，综合能力。在设计过程中，我们认真对待，全面思考和准备，尽自己最大的能力去做好这次的设计 这次是我们第一次做课程设计，难免有一些不足的地方，请老师批评指正。十 参考文献乳与乳制品工艺学，张兰威主编，中国农业出版社食品工程原理 ，赵思明主编，科学出版社。食品工程原理，刘成梅 罗舜菁 张继鉴主编，化学工业出版社。常用化工单元设备的设计，陈英兰 刘玉兰主编， 华东理工大学出版社。化工原理 ，陈敏恒主编，化学工业出版社。化工原理（第二版上册），天津大学出版社1化工原理（第二版） 柴诚敬 主编 天津大学化工学院；高等教育出版社2005、食品工程原理，刘成梅 罗舜菁 张继鉴主编，化学工业出版社。1. 钱颂文，换热器设计手册，化学工业出版社，2006.2. 化工原理课程设计，王卫东主编，化学工业出版社。 g an employment tribunal claimEmployment tribunals sort out disagreements between employers and employees.You may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.For more information about dismissal and unfair dismissal, seeDismissal.You can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. However, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. If your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept it.If you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underFurther help.Employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation.Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed underFurther help.If you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as adamages-based agreement. In England and Wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you win the case.If you are thinking about signing up for a damages-based agreement, you should make sure youre clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau. To find your nearest CAB, including those that give advice by e-mail, click onnearest CAB.For more information about making a claim to an employment tribunal, seeEmployment tribunals.The (lack of) air up there Watch mCayman Islands-based Webb, the head of Fifas anti-racism taskforce, is in London for the Football Associations 150th anniversary celebrations and will attend Citys Premier League match at Chelsea on Sunday.I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Yaya Toure, he told BBC Sport.For me its about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his experience was.Uefa hasopened disciplinary proceedings against CSKAfor the racist behaviour of their fans duringCitys 2-1 win.Michel Platini, president of European footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actions.CSKA said they were surprised and disappointed by Toures complaint. In a statement the Russian side added: We found no racist insults from fans of CSKA.Age has reached the end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; May be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. Always feel oneself should go to do something, or write something. Twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字开头的年龄已经到了尾声。或许是愧疚于自己似乎把转瞬即逝的很多个不同的日子过成了同一天的样子；或许是追溯过去，对自己那些近乎偏执的怪异信念的醒悟，这些天以来，思绪一直很凌乱，在脑海中不断纠缠。总觉得自己自己似乎应该去做点什么，或者写点什么。二十年的人生轨迹深深浅浅，突然就感觉到有些事情，非做不可了。The end of our life, and can meet many things really do?而穷尽我们的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？During my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for New Year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things are optional; Junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isnt really grow up, it seems is not so important; Then in high school, think dont want to give vent to out your inner voice can be in the high school children of the feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already cant remember his appearance.童年时，觉得压岁钱和新衣服是过年必备，但是随着年龄的推进，会越来越发现，那些东西根本就可有可无；初中时，以为要有一场暗恋才意味着真正的成长，但三年过去后，自己心平气和的写同学录的时候，突然就发现是不是真正的成长了，好像并没有那么重要了；然后到了高中，觉得非要吐露出自己的心声才能为高中生涯里的懵懂情愫划上一个句点，但毕业晚会的时候最终还是被梗塞在了咽喉，后来再次站在他曾经挥汗如雨的球场，看着他投过篮球的球框时，突然间发现自己已经想不起他的容颜。Originally, this world, can produce a chemical reaction to an event, in addition to resolutely, have to do, and time.原来，这个世界上，对某个事件能产生化学反应的，除了非做不可的坚决，还有，时间。A persons time, your ideas are always special to clear. Want, want, line is clear, as if nothing could shake his. Also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last. Dislike his cowardice, finally found that there are a lot of love, there are a lot of miss, like shadow really have been doomed. Those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一个人的时候，自己的想法总是特别地清晰。想要的，不想要的，界限明确，好像没有什么可以撼动自己。也曾经好像已经下定了决心去做某件事，但更多的时候是最后又打起了退堂鼓。嫌恶过自己的怯懦，最终却发现有很多缘分，有很多错过，好像冥冥之中真的已经注定。那些曾经所谓的非做不可，只是青葱年华里自己给自己注射的一支强心剂，或者说，是自以为是的精神寄托罢了。At the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. Suddenly thought of blue plaid shirt; Those were broken into various shapes of stationery; From the corner at the beginning of deep friendship; Have declared the end of the encounter that havent start planning. Those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是阴暗的，空气里有着刚下过雨之后的清新因子。突然想到那件蓝格子衬衫；那些被折成各种各样形状的信纸；那段从街角深巷伊始的友谊；还有那场还没有开始就宣告了终结的邂逅计划那些年那些天的非做不可，终于和青春一样，都将在我们的人生中谢幕。Baumgartner the disappointing news: Mission aborted. r plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause),e can expect a lot of turbulence.The supersonic descent could happen as early as Sunda.The weatheThe balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet ( Then, I would assume, he will slowly step out o