食品工程原理。
课程设计说明书。
米糠油冷却用列管式换热器的设计。
姓名： 马坦。
学号： 201111010704
班级： 食工1107
2024年12月13日。
一、设计依据及指导思想3
二、主要参数说明3
三、设计计算5
1、确定设计方案5
2、确定物性数据5
3、计算总传热系数6
4、计算传热面积7
5、工艺结构尺寸7
6、换热器核算9
1）热量核算9
2）换热器内流体的流动阻力11
3） 换热器主要结构尺寸和计算结果总表13
7、离心泵的选择13
四、设计结果16
五、参考文献16
一、设计依据及指导思想。
换热器广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。在食品工业中的加热、冷却、蒸发和干燥的单元操作中，我们也经常见到换热器应用于食品物料的加热或冷却。在众多类型的换热器结构中，管壳式换热器应用最为广泛，因此要根据特定的工艺要求设计合理的换热器，以满足不通场所的需求。
选择换热器时，要遵循经济，传热效果优，方便清洁，符合实际需要等原则。换热器分为几大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板翅式换热器，列管式换热器等。
不同的换热器适用于不同的场合。在众多类型的换热器中，浮头式换热器应用较为广泛。它的结构简单，其优点有介质间温差不受限制，可在高温，高压下工作，可用于结垢比较严重的场合，可用于管程易腐蚀场合，尤其是其内管束可以抽出，以方便清洗管及壳程，管束在使用过程中由温差膨胀而不受壳体约束，不会产生温差压力，所以，首选浮头式换热器。
二、主要参数说明。
b——折流板间距，；
c——系数，无量纲；
d——管径，m；
d——换热器外壳内径，m；
f——摩擦系数；
f——系数；
h——圆缺高度，m；
k——总传热系数，w/(m2·℃)
l——管长，m；
m——程数；
n——指数；
n——管数；
nb——折流板数；
nu——怒赛尔特准数；
p——压力，pa；
pr——普兰特准数。
q——热通量，w/m2；
q——传热速率，w；
r——半径，m；
r——热阻，
re——雷诺数；
s——传热面积，m2；
t——冷流体温度，℃；
t——热流体温度，℃；
u——流速，m/ｓ；
w——质量流量，kg/s；
a——对流传热系数，
——有限差值；
——导热系数，；
——粘度，——密度，kg/m3；
——校正系数；
下标。c——冷流体；
h——热流体；
i——管内；
m——平均；
o——管外；
s——污垢。
三、设计计算。
1.确定设计方案
工艺要求：某油厂用井水将从反应器出来的米糠油从135℃冷却到45℃，井水进、出口温度分别为10℃和30℃，米糠油的流量为【学生学号最后两位数×100+3400】kg/h,若要求换热器的管程和壳程压强降均不大于30kpa，试选择合适型号的列管式换热器。
1）选择换热器的类型
两流体温度变化情况：热流体进口温度135℃，出口温度45℃，冷流体(循环水)进口温度10℃，出口温度30℃。浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动。
壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束能容易的插入或抽出壳体，这样为检修，清洗提供了方便。
2）流动空间及流速的确定
由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取=0.8m/ｓ。
2．确定物性数据
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程米糠油的定性温度为t==90(℃)
管程冷却水的定性温度为t==20(℃)
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
米糠油在90℃下的有关物性数据如下：
密度 =952 kg/m3
定压比热容 =2.261kj/(kg·℃)
导热系数 =0.176w/(m·℃)
粘度 =0.744 pa·s
循环冷却水在20℃下的物性数据：
密度 =998.2kg/m3
定压比热容 =4.183 kj/(kg·k)
导热系数 =0.5985w/(m·k)
粘度0.0010042 pa·s
3．计算总传热系数
1）热流量
qo=wocpoδto=3800/3600×2.261×(135-45)=214.80(kw)
2）平均传热温差63.72（℃
3）冷却水用量
kg/h)4）总传热系数k
管程传热系数
w/( m2·℃)
壳程传热系数
假设壳程的传热系数=400 w/(m2·℃)
污垢热阻=0.000172m2·℃/w , 0.000516m2·℃/w
管壁的导热系数λ=45.4 w/( m·℃)
4．计算传热面积
考虑 15％的面积裕度。s=1.15×s′=1.15×12.32=16.17(m2)。
5．工艺结构尺寸
1）管径和管内流速
选用ф25×2.5传热管（碳钢），取管内流速ui=0.8m/s
2）管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数
按单程管计算，所需的传热管长度为。
按单管程设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取传热管长l=6m，则该换热器管程数为。
取管程为4传热管总根数n =12×4=48(根)
3）平均传热温差校正及壳程数
平均传热温差校正系数
按单壳程，双管程结构，温差校正系数应查有关图表，可得φδt=0.835
平均传热温差δtm=φδtδ′tm=0.801×63.72=51.04(℃)
由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流量较大，故取单壳程合适。
4）传热管排列和分程方法
采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列。取管心距t=1.25，则t=1.25×25≈32(mm) 各程相邻管的管心距为44m
横过管束中心线的管数
(根)5）壳体内径
采用多管程结构，取管板利用率η＝0.71，则壳体内径为
圆整可取400mm
6）折流板。
采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的20％，则切去的圆缺高度为h＝0.20×400＝80(mm)，故可取h＝80 mm。
取折流板间距b＝0.3d，则b＝0.3×400＝120 (mm) 则可取b为150
折流板数=传热管长/折流板间距-1=6000/150-1=39(块)
折流板圆缺面水平装配。
7）接管 壳程流体进出口接管：取接管内油品流速为 u＝1.5 m/s，则接管内径为
取标准管径为50 mm。
管程流体进出口接管：取接管内循环水流速 u＝1.1m/s，则接管内径为
6．换热器核算
1）热量核算
壳程对流传热系数对圆缺形折流板，可采用公式
当量直径，由正三角形排列得
壳程流通截面积。
壳程流体流速及其雷诺数分别为
普兰特准数
粘度校正。管程对流传热系数。
管程流通截面积。
管程流体流速
普兰特准数。
传热系数k传热面积s
该换热器的实际传热面积sp
该换热器的面积裕度为。
传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
2）换热器内流体的流动阻力
管程流动阻力。
δpi=(δp1+δp2)ftnsnp
ns=1, np=4, ft=1.4
由re＝，传热管相对粗糙度0.01/20＝0.005，查莫狄图得λi＝0.032，
流速＝m/s，ρ＝998.2kg/m3，所以
管程流动阻力在允许范围之内。
壳程阻力 δpo=(δp′1+δp′2)ftns
ns＝l，ft＝l.15
流体流过折流板缺口的阻力
总阻力。壳程流动阻力也比较适宜。
3)换热器主要结构尺寸和计算结果
表1 换热器主要结构尺寸和计算结果
食品工程原理课程设计 换热器设计
食品工程原理。课程设计说明书。米糠油冷却用列管式换热器的设计。姓名 马坦。学号 201111010704 班级 食工1107 2013年12月13日。目录。一 设计依据及指导思想3 二 主要参数说明3 三 设计计算5 1 确定设计方案5 2 确定物性数据5 3 计算总传热系数6 4 计算传热面积7 ...
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食品工程原理课程设计。题目 列管式换热器。班级 化工。姓名 鲁波。目录。第一章设计方案概述和简介 3 1.1 概述 3 1.2 方案简介 4 1.2.1 列管式换热器的分类 4 1.2.2 设计方案选定 6 第二章换热器的设计计算 7 2.1 物性参数的确定 7 2.1.1定性温度，取流体进口温度的...
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封皮。任务书。1 引言。简要介绍换热器，包括 作用 类型 特点等内容，不少于1页。2 设计方案及工艺流程说明。2.1 设计方案及流程图。2.1.1 设计方案。对于换热器的管程和壳程的温度差大于50 需热补偿常，管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所以常采用浮头式换热器。温度差小于50 采用固定管板...