食品工程原理列管式换热器设计说明书

1、食品工程原理设计说明书设计题目:糖液列管式冷却器的设计设计人：专业班级：学 号：指导老师：评分： 评语：二。一五年 月 日目录设计任务书- 设计题目：糖液列管式冷却器的设计二设计任务及操作条件三 选择适宜的列管式换热器并进行核算第一章设计方案简介第一节换热器简介一、换热器概述二、换热器的分类第二节列管式换热器的结构1、管程结构2、壳程结构第三节管程和壳程数的确定第四节流动空间的选择第五节流体流速的选择第六节流动方式的选择第七节加热剂、冷却剂的选择第八节流体出I I温度的确定第九节 材质的选择第二章列管式换热器的设计计算第一节传热计算1、传热系数K2、平均温度差3、对流传热系数4、污垢热阻第二节

2、流体流动阻力（压强降）的计算第三节列管式换热器的设计和选用的计算步骤总结第三章换热器设计一、确定设计方案.二、确定物性数据四、传热面积初值计算五、管侧传热系数六、管内给热系数七、传热核算八、壳侧压力降九、管侧压降计算第四章流程图设计流程图工艺流程图结语参考文献设计任务书一 设计题目：糖液列管式冷却器的设计淀粉双酶法糖化（假设糖化完全）后，需将糖液温度由61 C降到42 C,以便于后续的耐高温酵母 酒精发酵或者后续的酒精发酵和醋酸发酵。糖液浓度范闱（16%）,糖液处理量范|韦|8100kg/h,所用的冷 却介质为冷水，冷水进I】温度16C,冷却水的出II温度27C。要求设计合适的糖液列管式冷却器

3、。二设计任务及操作条件处理能力：8100 kg 11糖液，糖液浓度范围16%设备形式：列管式换热器操作条件（1）糖液：入1温度61 C,出I温度42 C（2）冷却介质：井水，入I温度16 C,出1温度27 C（3）允许压强降：不大于1 OOkPa三 设计适宜的列管式换热器并进行核算1传热计算3.2管、克程流体阻力计算完善前面和后面内容。列管式换热器的设计和选用的计算步骤总结设有流量为mh的热流体，需从温度T1冷却至T2,可用的冷却介质入II温度tl,出II温度选定为t2由此己知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力根据传热速率基本方程：Q = KAt Qnt当Q和A如己知时，要求取传

4、热面积A必须知K和tm则是由传热面枳A的大小和换热器结构决 定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差计算, 按以下步骤进行。1、初选换热器的规格尺寸初步选定换热器的流动方式，保证温差修正系数4大于0.8,否则应改变流动方式，重新计算。计算热流量Q及平均传热温差tm,根据经验估计总传热系数K估，初估传热面积A估。选取管程适宜流速，估算管程数，并根据A估的数值，确定换热管直径、长度及排列2、计算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器主要尺寸的基础上，就可以计算管、壳程流速和阻 力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数NP和折流板间

5、距B再计算压力降是否合理。这时NP与 B是可以调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行计算，直到合理为止。3、核算总传热系数分别计算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计，并与估算时所取用的传热系数 K估进行比较。如果相差较多，应重新估算。4、计算传热面积并求裕度根据计算的K计值、热流量Q及平均温度差 tm,由总传热速率方程计算传热面积A0, 一般应使所 选用或设计的实际传热面积Ap大于A0 10%-20%左右为宜。裕度的计算式为：H =X100%A第三章换热器设计设计任务及操作条件处理能力：8100kg/h糖液，糖液浓度范围 %设备形式：列管式换热器操作条件（4）糖液：入

6、1温度C,出I温度C（5）冷却介质：井水，入口温度C,出I温度C（6）允许压强降：不大于1 OOkPa一、确定设计方案选择换热器的类型两流体温度变化情况，热流体进I I温度63C,出I I温度41C：冷流体进I I温度15C,出I I温度25C。 该换热器用井水冷却糖液，考虑到清洗等各种因素，初步确定为固定管板式的列管式换热器。流动空间及流速的确定由于井水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，糖液走克程。从热交换角度，糖液走壳程可以与 空气进行热交换，增大传热强度。选用025X2.5 nun的10号碳钢管。二、确定物性数据定性温度：壳程糖液的定性温度为管程水的定性温度为定性温度卜.流体的物性见下

7、表：介质性质密度kg/nF比热容kJ/ (kgC)粘度Pa s热导率糖液执, .井水冷取井水的污垢热阻为R尸0.58m，Ck取糖液的污垢热阻为R：o=1.7197 10-4m2-Kw碳钢管管壁导热系数为X =45 W/(m K) 进水的年度取水的粘度。三、计算传热系数眼3 = 2.2八芝4.208、，25-15L183-1517.3w2.平均传热温差：tj =( ti-Atz )/ln( A ti/ A t2) =(63-41)-(25-15 )/ln(63-41 )/(25-15) =15*C由于 Tm-tm= (63+41) /2- (25+15) Z2=3250C,因此无需考虑补偿圈。而传热平均温差校正系数：由计算温差校正系数。的公式：. 1-P71 垣2如-1- +J 庞+ 12/p-l-R-ylR2+lAtm=b Atm1 =?第四章流程图设计流程图工艺流程图设计结果一览表名称管程壳程物料名称井水糖液进/出口温度/ C流量/ (Kg/h)物性参 数定性温度/笆密度 / (kg/m3)定压比热容 /kJ/(kgC)粘度/Pa-s热导率 / W/(nrC)雷诺数普朗特数设备结 构参数形式固定管板列管换热器管程数壳程数管径/mm管长/mm管数管心距/mm排列方式壳体内径/mm折流板数折流板间距