食品工程原理-列管式換熱器課程設(shè)計(jì)實(shí)例-副本

學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目年處理？萬(wàn)噸牛奶換熱器設(shè)計(jì)學(xué)院環(huán)境與資源學(xué)院專(zhuān)業(yè)食品科學(xué)與工程班級(jí)2023食品？班學(xué)生姓名指導(dǎo)教師常海軍周文斌2023年12月31日重慶工商大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)院：環(huán)資學(xué)院班級(jí)：2023食品？班學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：工程分值優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)評(píng)分參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)態(tài)度15學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)時(shí)間并按任務(wù)書(shū)中規(guī)定的進(jìn)度開(kāi)展各項(xiàng)工作學(xué)習(xí)態(tài)度比擬認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)良好，能按期圓滿完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的任務(wù)學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀(jì)律，根本保證設(shè)計(jì)時(shí)間，按期完成各項(xiàng)工作學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀(jì)律，能按期完成任務(wù)學(xué)習(xí)馬虎，紀(jì)律松散，工作作風(fēng)不嚴(yán)謹(jǐn),不能保證設(shè)計(jì)時(shí)間和進(jìn)度技術(shù)水平與實(shí)際能力25設(shè)計(jì)合理、理論分析與計(jì)算正確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，有很強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力、經(jīng)濟(jì)分析能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，文獻(xiàn)查閱能力強(qiáng)、引用合理、調(diào)查調(diào)研非常合理、可信設(shè)計(jì)合理、理論分析與計(jì)算正確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比擬準(zhǔn)確，有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力、經(jīng)濟(jì)分析能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研比擬合理、可信設(shè)計(jì)合理，理論分析與計(jì)算根本正確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比擬準(zhǔn)確，有一定的實(shí)際動(dòng)手能力，主要文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研比擬可信設(shè)計(jì)根本合理，理論分析與計(jì)算無(wú)大錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)大錯(cuò)設(shè)計(jì)不合理，理論分析與計(jì)算有原那么錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不可靠，實(shí)際動(dòng)手能力差，文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研有較大的問(wèn)題創(chuàng)新10有重大改良或獨(dú)特見(jiàn)解，有一定實(shí)用價(jià)值有較大改良或新穎的見(jiàn)解，實(shí)用性尚可有一定改良或新的見(jiàn)解有一定見(jiàn)解觀念陳舊論文(計(jì)算書(shū)、圖紙)撰寫(xiě)質(zhì)量50結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，層次清晰，語(yǔ)言準(zhǔn)確，文字流暢，完全符合標(biāo)準(zhǔn)化要求，書(shū)寫(xiě)工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙非常工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次清楚，語(yǔ)言準(zhǔn)確，文字流暢，符合標(biāo)準(zhǔn)化要求，書(shū)寫(xiě)工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，層次較為清楚，文理通順，根本到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)化要求，書(shū)寫(xiě)比擬工整；圖紙比擬工整、清晰結(jié)構(gòu)根本合理，邏輯根本清楚，文字尚通順，勉強(qiáng)到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)化要求；圖紙比擬工整內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達(dá)不清，錯(cuò)別字較多，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)化要求；圖紙不工整或不清晰指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)：指導(dǎo)教師簽名：2023年12月31日目錄工程原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。(一)概述及設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介41概述52設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介9〔二〕工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算91確定物性數(shù)據(jù)92計(jì)算總傳熱系數(shù)103傳熱面積的計(jì)算114工藝結(jié)構(gòu)尺寸1113〔三〕輔助設(shè)備的計(jì)算及選型15〔四〕設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表16(五〕設(shè)計(jì)評(píng)述16(六〕參考資料17(七〕主要符號(hào)說(shuō)明17〔八〕致謝17課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：2023級(jí)食品科學(xué)與工程？班指導(dǎo)教師：常海軍周文斌工作單位：重慶工商大學(xué)題目:年處理？萬(wàn)噸牛奶的換熱器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：〔1〕牛奶：入口溫度℃，出口溫度℃〔2〕加熱介質(zhì)：表壓為大氣壓的水蒸汽〔3〕允許壓降：不大于0.1MPa〔4〕牛奶定性溫度下的物性數(shù)據(jù)〔5〕每年按300天計(jì)算，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。要求完成的主要任務(wù):〔包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求〕1、設(shè)計(jì)計(jì)算〔1〕 計(jì)算總傳熱系數(shù)〔2〕 計(jì)算傳熱面積2、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)〔1〕管徑尺寸和管內(nèi)流速確實(shí)定〔2〕傳熱面積、管程數(shù)、管數(shù)和殼程數(shù)確實(shí)定〔3〕接管尺寸確實(shí)定3、換熱器工藝條件圖〔A1圖紙1張〕時(shí)間安排：2023年12月1日～2023年12月31日指導(dǎo)教師簽名：常海軍周文斌2023年12月31日教研室主任簽名：朱建飛2023年12月31日(一)概述及設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1概述1.1換熱器在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱(chēng)為熱交換器，簡(jiǎn)稱(chēng)為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體那么溫度較低，吸收熱量。在工程實(shí)踐中有時(shí)也會(huì)存在兩種以上流體參加換熱的換熱器，但它的根本原理與上述情形并無(wú)本質(zhì)上的差異。在食品、化工、石油、動(dòng)力、制冷等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它不僅可以單獨(dú)作為加熱器、冷卻器等使用，而且是一些化工單元操作的重要附屬設(shè)備，因此在化工生產(chǎn)中占有重要地位。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類(lèi)型也多種多樣，不同類(lèi)型的換熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。在換熱器設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類(lèi)型然后計(jì)算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。1.2換熱器的選擇換熱器的種類(lèi)很多，根據(jù)其熱量傳遞的方法的不同，可以分為3種形式：堅(jiān)壁式、直接接觸式和蓄熱式。列管式換熱器的應(yīng)用已有很悠久的歷史，現(xiàn)在，它被當(dāng)作一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備在很多工業(yè)部門(mén)中大量使用，尤其在石油、化工、能源設(shè)備等部門(mén)所使用的換熱設(shè)備中，列管式換熱器仍處于主導(dǎo)地位。雖然列管式換熱器在傳熱效率、緊湊性和金屬耗量等方面不及某些新型換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、鞏固耐用、適應(yīng)性強(qiáng)、制造材料廣泛等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而在換熱設(shè)備中仍處于主導(dǎo)地位。同時(shí)板式換熱器也已成為高效、緊湊的換熱設(shè)備，大量應(yīng)用于工業(yè)中。列管換熱器主要特點(diǎn)：(1)耐腐蝕性：聚丙烯具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性，對(duì)于無(wú)機(jī)化合物，不管酸，堿、鹽溶液，除強(qiáng)氧化性物料外，幾乎直到100℃(2)耐溫性：聚丙烯塑料熔點(diǎn)為164-174℃，一般使用溫度可達(dá)110-125(3)無(wú)毒性：不結(jié)垢，不污染介質(zhì)，也可用于食品工業(yè)。(4)重量輕：對(duì)設(shè)備安裝維修極為方便。列管式換熱器主要分為以下四種：固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U形管式換熱器、填料函式換熱器。固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩端和殼體連為一體，管子那么固定于管板上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比擬緊湊；由于這種結(jié)構(gòu)的殼側(cè)清洗困難，所以殼程宜用于不易結(jié)垢和清潔的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，會(huì)使管子于管板的接口脫開(kāi)，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。適用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場(chǎng)合。固定管板式換熱器固定管板式換熱器1—封頭；2—法蘭；3—排氣口；4—?dú)んw；5—換熱管；6—波形膨脹節(jié)；7—折流板〔或支持板〕；8—防沖板；9—?dú)こ探庸埽?0—管板；11—管程接管；12—隔板；13—封頭；14—管箱；15—排液口；16—定距管；17—拉桿；18—支座；19—墊片；20、21—螺栓、螺母.浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩端管板只有一端與殼體完全固定，另一端那么可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱(chēng)為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)換熱管與殼體間有溫差存在，殼體或換熱管膨脹時(shí)，互不約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價(jià)高；浮頭蓋與浮動(dòng)管板間假設(shè)密封不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。適用于管壁間溫差較大或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場(chǎng)合。浮頭式換熱器浮頭式換熱器1—防沖板；2—折流板；3—浮頭管板；4—鉤圈；5—支耳U型管換熱器U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是只有一塊管板，換熱管為U型，管子的兩端固定在同一塊管板上，其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U型環(huán)熱管由溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。U型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一塊管板，密封面少，運(yùn)行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。缺點(diǎn)：管內(nèi)清洗困難；由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束內(nèi)程管間距大，殼程易短路；內(nèi)程管子損壞不能更換，因而報(bào)廢率較高。此外，其造價(jià)比管定管板式高10%左右。U形管式換熱器1—中間擋板；2—U形換熱管；3—排氣口；4—防沖板；5—分程隔板.填料函式換熱器填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。其特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。缺點(diǎn)：填料函乃嚴(yán)不高，殼程介質(zhì)可能通過(guò)填料函外樓，對(duì)于易燃、易爆、有度和貴重的介質(zhì)不適用。填料函式換熱器填料函式換熱器1—縱向隔板；2—浮動(dòng)管板；3—活套法蘭；4—局部剪切環(huán)；5—填料壓蓋；6—填料；7—填料函1.3流動(dòng)空間的選擇在管殼式換熱器的計(jì)算中，首先需決定何種流體走管程，何種流體走殼程，這需遵循一些一般原那么：①應(yīng)盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。

②在運(yùn)行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對(duì)于一些制冷裝置，應(yīng)盡量減少其冷量損失。

③管、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。

所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮，決定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。1.4流速確實(shí)定表2-2換熱器常用流速的范圍介質(zhì)流速循環(huán)水新鮮水一般液體易結(jié)垢液體低粘度油高粘度油氣體管程流速，m/s1.0-2.00.8-1.50.5-3>1.00.8-1.80.5-1.55-30殼程流速，m/s0.5-1.50.5-1.50.2-1.5>0.50.4-1.00.3-0.82-151.5材質(zhì)的選擇一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。碳鋼價(jià)格低，強(qiáng)度較高，對(duì)堿性介質(zhì)的化學(xué)腐蝕比擬穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無(wú)耐腐蝕性要求的環(huán)境中應(yīng)用是合理的。如一般換熱器用的普通無(wú)縫鋼管，其常用的材料為10號(hào)和20號(hào)碳鋼。

不銹鋼

奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標(biāo)準(zhǔn)的18-8奧氏體不銹鋼，有穩(wěn)定的奧氏體組織，具有良好的耐腐蝕性和冷加工性能。1.6管程結(jié)構(gòu)介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道局部稱(chēng)為管程。

1.6.1常用換熱管規(guī)格有ф19×2mm、ф25×2mm、ф25×2.5mm。標(biāo)準(zhǔn)管子的長(zhǎng)度常用的有1500mm，2000mm，3000mm，6000mm等。中選用其他尺寸的管長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)管長(zhǎng)的規(guī)格，合理裁用，防止材料的浪費(fèi)。

換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列，如下列圖所示。(a)正方形直列

〔b〕正方形錯(cuò)列

(c)三角形直列

〔d〕三角形錯(cuò)列

〔e〕同心圓排列正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國(guó)換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式那么以正方形錯(cuò)列排列居多，也有正三角形排列。

對(duì)于多管程換熱器，常采用組合排列方式。每程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間為了便于安裝隔板，采用正方形排列方式。

1.6.21.7殼程結(jié)構(gòu)介質(zhì)流經(jīng)傳熱管外面的通道局部稱(chēng)為殼程。殼程內(nèi)的結(jié)構(gòu)，主要由折流板、支承板、縱向隔板、旁路擋板及緩沖板等元件組成。由于各種換熱器的工藝性能、使用的場(chǎng)合不同，殼程內(nèi)對(duì)各種元件的設(shè)置形式亦不同，以此來(lái)滿足設(shè)計(jì)的要求。各元件在殼程的設(shè)置，按其不同的作用可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是為了殼側(cè)介質(zhì)對(duì)傳熱管最有效的流動(dòng)，來(lái)提高換熱設(shè)備的傳熱效果而設(shè)置的各種擋板，如折流板、縱向擋板。旁路擋板等；另一類(lèi)是為了管束的安裝及保護(hù)列管而設(shè)置的支承板、管束的導(dǎo)軌以及緩沖板等。

1.7.1殼體

殼體是一個(gè)圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進(jìn)人和排出之用。直徑小于400mm的殼體通常用鋼管制成，大于400mrn的可用鋼板卷焊而成。殼體材料根據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求時(shí)，大多考慮使用復(fù)合金屬板。

介質(zhì)在殼程的流動(dòng)方式有多種型式，單殼程型式應(yīng)用最為普遍。如殼側(cè)傳熱膜系數(shù)遠(yuǎn)小于管側(cè)，那么可用縱向擋板分隔成雙殼程型式。用兩個(gè)換熱器串聯(lián)也可得到同樣的效果。為降低殼程壓降，可采用分流或錯(cuò)流等型式。

殼體內(nèi)徑D取決于傳熱管數(shù)N、排列方式和管心距t。計(jì)算式如下：

單管程式中t——管心距，mm；

d0——換熱管外徑，mm；

nc——橫過(guò)管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列方式有關(guān)。

正三角形排列：正方形排列：多管程式中N——排列管子數(shù)目；

η——管板利用率。

正角形排列：2管程η=0.7~0.85

>4管程η=0.6~0.8

正方形排列：2管程η=0.55~0.7

>4管程η=0.45~0.65

殼體內(nèi)徑D的計(jì)算值最終應(yīng)圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。

1.7.2折流板

在殼程管束中，一般都裝有橫向折流板，用以引導(dǎo)流體橫向流過(guò)管束，增加流體速度，以增強(qiáng)傳熱；同時(shí)起支撐管束、防止管束振動(dòng)和管子彎曲的作用。

折流板的型式有圓缺型、環(huán)盤(pán)型和孔流型等。

圓缺形折流板又稱(chēng)弓形折流板，是常用的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種。切缺率(切掉圓弧的高度與殼內(nèi)徑之比)通常為20％~50％。垂直圓缺用于水平冷凝器、水平再沸器和含有懸浮固體粒子流體用的水平熱交換器等。垂直圓缺時(shí)，不凝氣不能在折流板頂部積存，而在冷凝器中，排水也不能在折流板底部積存。弓形折流板有單弓形和雙弓形，雙弓形折流板多用于大直徑的換熱器中。

折流板的間隔，在允許的壓力損失范圍內(nèi)希望盡可能小。一般推薦折流板間隔最小值為殼內(nèi)徑的1/5或者不小于50mm，最大值決定于支持管所必要的最大間隔。

1.7.3殼程接管

殼程流體進(jìn)出口的設(shè)計(jì)直接影響換熱器的傳熱效率和換熱管的壽命。當(dāng)加熱蒸汽或高速流體流入殼程時(shí)，對(duì)換熱管會(huì)造成很大的沖刷，所以常將殼程接管在入口處加以擴(kuò)大，即將接管做成喇叭形，以起緩沖的作用；或者在換熱器進(jìn)口處設(shè)置擋板。2設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介2.1選擇換熱器的類(lèi)型因?yàn)槲覀円訜岬牟牧鲜枪?，流體壓力不大，管程與殼層溫度差較大，并考慮易清洗性，所以初步確定選用固定管板式換熱器。2.2流體流動(dòng)空間及流速確實(shí)定因?yàn)楸敬嗡幚淼墓c冷卻水的進(jìn)出口溫差都大于50°C由于果汁較水有腐蝕性，而管子及管箱用耐腐蝕材料造價(jià)低,故應(yīng)使果汁走管程，冷卻水走殼程?？紤]到要進(jìn)行加熱的是果汁，所以選用不銹鋼材質(zhì)的管。綜上所述，選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，選用Ф25*2.0的不銹鋼管，管內(nèi)流速取u=0.5m〔二〕工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算1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水的定性溫度為：℃管程果汁的定性溫度為：t==50℃根據(jù)定性溫度，查得：果汁在50℃密度=1050kg/定壓比熱容=3.98kJ/(kg·K)導(dǎo)熱系數(shù)=W/(m·K)黏度=0.00215Pa·s冷卻水在11℃密度=999.7kg/定壓比熱容=4.191kJ/(kg·℃)導(dǎo)熱系數(shù)=0.5741W/(m·℃)黏度=0.001271Pa·s2計(jì)算總傳熱系數(shù)2.1熱流量=2000×3.98×(80-20)=477600kJ/h=132.7(kW)2.2平均傳熱溫差=〔℃〕2.3冷卻水用量kg/h2.4總傳熱系數(shù)K過(guò)渡流流體被冷卻n=0.3W/(·℃)W/(·℃)污垢熱阻(·℃)/W(·℃)/W管壁的導(dǎo)熱系數(shù).4W/(m·℃)，故==398W/(·℃)3傳熱面積的計(jì)算S′=〔〕考慮15%的面積裕度，S=1.15×S′=1.15×10.13=11.65〔〕4工藝結(jié)構(gòu)尺寸4.1管徑和管內(nèi)流速選用φ25mm×2.0mm的不銹鋼管，管內(nèi)流速取ui=0.54.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)===3.05根≈4根按單管程計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為：L===49.4m按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)=6m，那么該換熱器的管程數(shù)為:N=≈9(管程)傳熱管總根數(shù)為：N=3R==6P==0.135按單殼程，三管程結(jié)構(gòu)，溫度查表得：=0.93=℃4.4傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。取管心距t=1.25〔焊接法〕，那么t=1.2525=31.25mm≈32〔mm〕橫過(guò)管束中心線的管數(shù)4.5殼體內(nèi)徑采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7，那么殼體內(nèi)徑為：D=1.05t=1.0532=208.7〔mm〕圓整可取D=273mm。折流板數(shù)采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25％，那么切去的圓缺高度為：h=0.25273=68.25〔mm〕，故可取h=65mm。取折流板間距B=0.3D,那么B=0.3273=81.9〔mm〕，可取B為150mm。折流板數(shù)N=-1=-1=39〔塊〕折流板圓缺面水平裝配。接管殼程流體進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)流速為u=1.0m=0.0635〔m〕取標(biāo)準(zhǔn)管徑為60mm管程流體進(jìn)出口接管:取接管內(nèi)流速為u=1.5m0.0212〔m〕取標(biāo)準(zhǔn)管徑為20殼程對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)圓缺形折流板,可采用克恩公式：=0.36當(dāng)量直徑，由正三角形排列得d===0.020〔m〕殼程流通截面積：=BD(1-)=0.150.273(1-)=0.00896〔m〕殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為==0.353〔m/s〕2000<Re<100000Pr=黏度校正〔〕=0.95=0.36W/(·℃)〔2〕管程對(duì)流傳熱系數(shù)∵===0.00104〔m〕=〔m/s〕(2300<Re<10000)〔3〕傳熱系數(shù)K==504.5W/(·℃)〔4〕傳熱面積SS=〔m〕該換熱器的實(shí)際傳熱面積〔m〕該換熱器的面積裕度為H=該換熱器的面積裕度適宜，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。5.2換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力〔1〕管程流動(dòng)阻力由Re=5230，傳熱管相對(duì)粗糙度，查摩擦因數(shù)圖得，流速=0.51〔m/s〕，kg/，所以=Pa=Pa故Pa﹤100KPa管程流動(dòng)阻力在允許范圍之內(nèi)?！?〕殼程阻力流體流經(jīng)管束的阻力F=0.4〔正方形錯(cuò)列〕Pa流體流過(guò)折流板缺口的阻力B=0.15m，D=0.273mPa總阻力Pa<10KPa殼程流動(dòng)阻力也比擬適宜?！踩齿o助設(shè)備的計(jì)算及選型1封頭殼體內(nèi)徑較小，故采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。2分程隔板分程隔板可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路?！菜摹吃O(shè)計(jì)結(jié)果匯總表?yè)Q熱器型式：帶膨脹節(jié)的固定管板式管口表?yè)Q熱面積〔m2〕：9.80符號(hào)尺寸用途連接型式工藝參數(shù)：a果汁入口平面名稱(chēng)殼程管程b果汁入口平面物料名稱(chēng)冷卻水果汁c冷卻水入口凹凸面操作溫度，℃6/1680/20d冷卻水入口凹凸面流量，kg/h113962000e排氣口凹凸面流體密度，kg/m999．71050f放靜口凹凸面流速，m/s0.3530.51傳熱量，kW132.7總傳熱系數(shù)，W/m2·℃504.5對(duì)流傳熱系數(shù)，W/m2·℃86231837污垢系數(shù)，m2·℃/W0.0001720.0005阻力降，Pa952479912程數(shù)19推薦使用材料不銹鋼不銹鋼管子規(guī)格∮25×2.0管數(shù)27管長(zhǎng)，mm6000管間距，mm32排列方式正三角形折流板型式弓形上下間距，mm150切口高度25%殼體內(nèi)徑，mm273保溫層厚度，mm(五〕設(shè)計(jì)評(píng)述該換熱器是專(zhuān)為冷卻果汁設(shè)計(jì)的，嚴(yán)格按照國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。這是我第一次做該類(lèi)設(shè)計(jì)，雖然努力依照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)但許多地方仍不太明確，且沒(méi)有任何實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，漏洞在所難免。通過(guò)此次設(shè)計(jì)課程，我學(xué)到了許多理論課中所學(xué)不到的知識(shí)。開(kāi)始時(shí)一團(tuán)霧水的我，經(jīng)過(guò)一周的資料搜集和研讀才開(kāi)始設(shè)計(jì)工作，中途對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)次調(diào)整，同學(xué)們互相幫助與鼓勵(lì)，終于在今天完成了這次任務(wù)。雖然過(guò)程是艱辛的，但成功的喜悅遠(yuǎn)大于痛苦。這次刻骨銘心的經(jīng)歷必會(huì)對(duì)我未來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。(六〕參考文獻(xiàn)1.馮骉.食品工程原理[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，202