果汁課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)：完成將果汁冷卻的任務(wù)。設(shè)計(jì)條件：1=570kg/h；2.8038。3.循環(huán)水池內(nèi)水的入口溫度：16，出口溫度：24。要求0.2MPa。901 個(gè)，1 14 902 1 個(gè)。水6 米。二、設(shè)計(jì)方案確實(shí)定選擇換熱器的類型8038，循環(huán)水16作為冷卻劑?？紤]到管板式換熱器效率高，緊湊機(jī)敏，冬季操作時(shí)溫板式換熱器。管程安排由于循環(huán)冷卻水交易結(jié)垢，為便于水垢清洗，使循環(huán)水走管程，果汁走殼程，選用25*2.5 的碳鋼管，管內(nèi)流速ui=1m/s三、確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。殼程果汁的定性溫度為：T8038=592管程流體的定性溫度：T1624 =20 2依據(jù)

2、定性溫度，查取果汁和水的有關(guān)五行數(shù)據(jù)：由于果汁大局部有水組成，其物性特征和水根本相像。故以水為59下的物性數(shù)據(jù)如下：o= 1060 Kg/m3定壓比熱容：p =3.188KJ/kgo = 0.5608w/m*o = 1.487103PaSo20下的物性數(shù)據(jù)： = 998.2Kg/m3io= 1060 Kg/m3i = 0.5985w /(mi = 1.0042103 PaS四總傳熱系數(shù)熱流量Q=WoCpot =57003.18842=7.63105 kJ/h=212.002kwo平均熱溫差t t18016)=20.51mln tln(8038)1t22416冷卻水用量QoiW=Cptoiii

3、/h4.1838五 傳熱面積假設(shè)總傳熱系數(shù)K= 380w /m2 Q212.002103S = 27.21m2Ktm38020.515%的面積裕度，S=1.15S =1.1527.21= 31.29m2管徑和管內(nèi)流速選用 252.5傳熱管，取管內(nèi)流速 =1.2m/si管程數(shù)和傳熱管數(shù)Vn=d 2u22806/ 998.2360=16.9=0.7850.022 1.217 根4i按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長度為LS=31.29=23.45m d n3.140.02517o按單程設(shè)計(jì)，傳熱管過長，宜承受多管程構(gòu)造。現(xiàn)取傳熱管長L=6m則該換熱器管程數(shù)為N L = 23.45=3.914Pl6N 1

4、7468(根平均傳熱溫差矯正及殼程數(shù)平均傳熱溫差系數(shù)R=8038=5.252416P= 24 16 =0.198038按單殼程，雙管構(gòu)造，溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表。但R=5.25 的點(diǎn)1/R 代替R，PR P，查同一曲線，可得t=0.80，平均傳熱溫差t=0.8020.5=16.4mt，m傳熱管排列，隔板兩側(cè)承受正方形排列取管心距t=1.25d0t=1.2525=31.25 32mm橫過管束中心線的管數(shù)n =1.1968=9.8 10根c殼體內(nèi)徑承受多管程構(gòu)造，取管板利用率=0.6 ，則殼體內(nèi)徑為D1.05tN/ =1.053268/ 0.6=357.69mm圓整可取D=450mm折流板的圓缺

5、高度為h=0.25450=112.5 mmh=110mm取折流板間距B=0.3D,則B=0.3450=135mm B 160折流板數(shù)NB=傳熱管長/折流板間距-1=8000/160-1=49塊。折流板 圓缺面水平裝配。接收 u=1.5m/s，則接收內(nèi)徑為d=4V=45700/ 3600106=0.03636mm u3.141.5管程流體進(jìn)出后接收：取接收口內(nèi)循環(huán)水流速u=2m/s，則接收內(nèi)徑 為d=4d=422806/ 3600998.3.142=0熱量核算殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)圓缺折流板，可承受凱恩公式d=4d=422806/ 3600998.3.142=0當(dāng)量直徑，有正三角排列的334t2 d

6、 =24ed200.0200殼程流通面積SBD(1d0.0250 =0.160.4510t0.032殼程流體流速及其雷諾指數(shù)分別為=5700/ 3600106=u=0.09500.01575Re = 0.020.0951060 =1354.401.487103普蘭特指數(shù)Pr=3.188103 1.4871030.5608=8.45粘度校正 1w00.51080.021354.0.55 8.41/3 =989.95管程對(duì)流傳熱系數(shù)i =0.023iidRe0.8 Pr0.4i管程流通截面積S =0.7850.022 68/ 2=0.0107i管程流體流速=22806/ 3600998.=u=0.

7、593m/si0.0107Re = 0.020.593998.2 =1178901.0042103普特蘭準(zhǔn)數(shù)Pr= 4.183103 1.00421030.59850.5985=7.02 =0.023i0.0211780.8 7.00.4=2712.7傳熱系數(shù)Rs1=0.00021m2/wRs2=0.00015m2/ wK=1d0Rd0 bd0 R 1dsi ddiiisooSQ212.002103S=20.13Ktm513.920.5該換熱器的實(shí)際傳熱面積SpSp= d lN 3.140.27.0025(60.06)(6810) 27.0m2o該換熱器的面積裕度為SpS27.020.13H

8、100%=100%=34.1%S20.13傳熱面積裕度適宜，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)換熱器內(nèi)流體的流淌阻力管程流淌阻力iP P)p12Ns=1，Np=2，F(xiàn)t=1.4P=l u2 ，P u21i d222由Re=11780.2/20=0.0=0.035w/mi流速u =0.593m/s =998.2km/m3 ，所以iP =0.0356 998.20.5932=1842.810.022P =3 998.20.5932=526.522P1842.8526.2i管程流淌阻力在允許范圍內(nèi)。殼程阻力a0kpaPO(1P2)sNs=1，F(xiàn)t=1.16流體流經(jīng)管束的阻力oP=Ff nN1 u 2 o1oc

9、B2F=0.5fo =51354.40.228=0.9658nc=10，NB 49，uo=0.095P 0.50.965810(49 1)10600.09521154.9(pa)12流體流過折流板缺口的阻力2Bu 2)o1BD2B=0.1，D=0.4P=493.5 20.1610605=653.9 pa20.452總阻力P=1154.9653.9=1808.pa10kpao殼程流淌阻力也比較適宜。換熱器主要構(gòu)造尺寸和計(jì)算結(jié)果。1 換熱器主要構(gòu)造尺寸和計(jì)算結(jié)果名稱物料名稱殼程果汁管程水操作壓力，Mpa0.20.2操作溫度，80382416流量，kg/h570022806流體密度，kg/m1060

10、998.2流速，m/s0.0950.593傳熱量，kW212.002513.9989.952712.7阻力降，pa1808.88055.62程數(shù)推舉使用材料無縫碳鋼無縫碳鋼管子規(guī)格252.5管數(shù)68管長，m6管間距，mm32排列方式折流板型式方形排列上下間距，mm160切口高度110殼體內(nèi)徑，mm450管口表符號(hào)尺寸用途連接型式aDn36果汁入口平面bDn36果汁出口平面CDn64冷卻水入口凹凸面dDn64冷卻水出口凹凸面eDn36排氣口凹凸面fDn36放靜口凹凸面八、離心泵的初選管徑初選q=31.86T /hr=6.335kg/sm1q =qm1 =6.3353600=23m3 /hrv99

11、8.21初取水經(jīng)濟(jì)流速 u=1.5m/sA= qm26.335=0.0042m21 u998.21.524AA=d2 d=l4l =73mm73mm 不是標(biāo)準(zhǔn)管徑，因此確定d =75mml經(jīng)計(jì)算u=6.335=1.44m/s998.20.7850.0752符合經(jīng)濟(jì)流速范圍故確定d =75mmu=1.44m/slHe2 出列伯努利方程，PaHe=z u2 Hgg2gf取=0.15， / d=0.002Re=dlu / =0.075998.21.440.0010042=1.1105查圖得 =0.025局部阻力：底閥1 個(gè) = 8 . 5標(biāo)準(zhǔn)90彎頭2 個(gè)=0.752球心閥1個(gè)= 9 . 5流入換熱

12、器 =1流出換熱器 = 0 . 5故 =8.5+20.75+9.5+1+0.5=21換熱器壓降 =6246t因此H = lu21451.4426246 t 0.0252=3.53td2gg0.07529.81998.29.81所以He=0.210681.4423.53=32.05998.29.8129.81泵型號(hào)的選擇由設(shè)計(jì)條件和計(jì)算數(shù)據(jù)查表可得所選泵型號(hào)為75BP 2022 250九、設(shè)計(jì)體會(huì)的預(yù)備雖然有了些頭緒，在其次天的計(jì)算中還是遇到了很多的問題，煩躁，但是這些問題還是在教師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下得到解決，并完成了計(jì)算還是很快活的。雖然設(shè)計(jì)計(jì)算過程很艱辛也沒少犯錯(cuò)誤但是我通過這次設(shè)計(jì)處理

13、方面的運(yùn)用等還有要有一顆執(zhí)著的求知心不能遇到點(diǎn)困難就自暴自棄、煩躁，要有急躁。要用腦子去樂觀地思考問題，將問題考慮的全面化不然設(shè)計(jì)出來的作品有可能消滅重大的事故等等總之接近學(xué)問，樂觀、認(rèn)真、全面地思考問題，為自己將來的職業(yè)生涯打好根底。十、參考資料楊同舟, 于殿宇. 食品工程原理其次版. 中國農(nóng)業(yè)出版社. 2022賈紹義. 化工原理課程設(shè)計(jì)化工傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì). 2022匡國柱, 史啟才.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2022湯金石. 化工過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì) (2 版). 2022天津大學(xué)化工原理教研組.化工原理課程設(shè)計(jì). 天津:天津大學(xué)出版社. 2022涂偉萍,

14、陳佩珍,程達(dá)芳.化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 2022柴誠敬. 化工原理課程設(shè)計(jì). 1994潘國昌, 郭慶豐. 化工設(shè)備設(shè)計(jì). 北京:清華大學(xué)出版社. 1996劉光啟. 化工物性算圖手冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 2022名目TOC o “1-2“ h z u HYPERLINK l “_TOC_250028“ 一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1 HYPERLINK l “_TOC_250027“ 設(shè)計(jì)任務(wù)：1 HYPERLINK l “_TOC_250026“ 設(shè)計(jì)條件：1 HYPERLINK l “_TOC_250025“ 二、設(shè)計(jì)方案確實(shí)定1 HYPERLINK l “_TOC_250

15、024“ 選擇換熱器的類型1 HYPERLINK l “_TOC_250023“ 管程安排2 HYPERLINK l “_TOC_250022“ 三、確定物性數(shù)據(jù)2 HYPERLINK l “_TOC_250021“ 四總傳熱系數(shù)3 HYPERLINK l “_TOC_250020“ 熱流量3 HYPERLINK l “_TOC_250019“ 平均熱溫差3 HYPERLINK l “_TOC_250018“ 冷卻水用量3 HYPERLINK l “_TOC_250017“ 五 傳熱面積3 HYPERLINK l “_TOC_250016“ 六 工藝構(gòu)造尺寸4 HYPERLINK l “_TO

16、C_250015“ 管徑和管內(nèi)流速4 HYPERLINK l “_TOC_250014“ 管程數(shù)和傳熱管數(shù)4 HYPERLINK l “_TOC_250013“ 平均傳熱溫差矯正及殼程數(shù)4 HYPERLINK l “_TOC_250012“ 傳熱管排列，隔板兩側(cè)承受正方形排列5 HYPERLINK l “_TOC_250011“ 殼體內(nèi)徑5 HYPERLINK l “_TOC_250010“ 折流板5 HYPERLINK l “_TOC_250009“ 接收5 HYPERLINK l “_TOC_250008“ 七 換熱器核算6 HYPERLINK l “_TOC_250007“ 熱量核算6 HYPERLINK l “_TOC_250006“ 換熱器內(nèi)流體的流淌阻力8