——用水冷却牛奶的列管式换热器的设计。说。明。
书。设计者：班级食品卓越1401
姓名冉小天
指导教师： 李凤
设计成绩：说明书图纸总分。
日期。目录。
目录 2中文摘要： 2
第一章绪论 3
1.1 换热器简介 3
1.2 换热器用途 3
1.3 换热器的优点 3
1.4 换热器的应用 4
第二章设计方案简介 4
2.1 选择换热器的类型 4
2.2 管程安排 4
2.3 流向的选择 5
第三章确定物性属性 5
第四章工艺及主要设备流程计算 6
4.1 计算热负荷和冷却水流量 6
4.2 计算两流体的平均温度差 6
4.3 估算传热面积 7
4.4 查询及计算换热器规格 7
第五章核算总传热系数 8
5.1管程传热系数 8
5.2壳程对流传热系数 9
5.3 污垢热阻和管壁热阻 9
5.4总传热系数 10
5.5 所需传热面积 10
第六章计算压强降 11
6.1管程流动阻力 11
6.2壳程阻力 12
第七章主要附件的尺寸设计 13
7.1封头 13
7.2缓冲挡板 13
7.3放气孔、排液孔 14
7.4接管 14
7.4.1管程流体进出口接管 14
7.4.2壳程流体进出口接管 14
7.5离心泵 14
参考文献 14
工艺设计计算结果汇总表 15
题目： 用水冷却牛奶、脱脂牛奶的列管式换热器的设计。
设计条件：1.处理能力 =78吨/小时。
2.设备型式列管式换热器。
3.操作条件。
a.牛奶：入口温度100℃，出口温度30℃
b.冷却介质：自来水，入口温度20℃，出口温度35℃
c.允许压强降：管程 ＜80kpa壳程 ＜50kpa
设计内容：1.设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
2.根据设计条件选择合适的换热器型号，并核算换热面积和压力降是否满足要求；并设计折流板等。
3.绘制列管式换热器的装配图。
4.编写课程设计说明书。
列管式换热器（tubular exchanger）是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
列管式换热器有很多种类， 固定管板式、浮头式、填料函式、u型管式等几种，其中在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器，这也是我们在试验中最常见的一种换热器。
这种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.
6mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
关键词：列管式换热器；壳程；管程。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。换热器作为传热设备被广泛用于锅炉暖通领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。
换热器的作用可以是以热交换为目的，即在确定的流体之间，在一定时间交换一定数量的热量。也可以是以**热量为目的，用于余热利用；也可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备的被破坏。换热器的作用不同，其设计、选型、运行工作也各不相同。
1）管束可以抽出，以方便清洗管、壳程；（2）介质间温差不受限制；（3）可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450度，压力小于等于6.4兆帕；（4）可用于结垢比较严重的场合；（5）可用于管程易腐蚀场合。
换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。
换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
换热器是在工业生产中实现物料之间传递过程的一种设备。它是化工、炼油、动力和原子能及许多工业部门广泛应用的一种设备，是保证工艺流程和条件，利用二次能源实现余热**和节约能源的主要设备。在化工厂换热器约占总投资的10%~20%；由于工艺流程不同，生产中往往进行着加热、冷却、蒸发或冷凝等步骤。
通过换热器实现热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工业需求。
两流体的温度变化情况：热流体进口温度为100°c，出口为30°c；冷流体进口温度为20°c出口为35°c，此换热器采用的是冷流体循环流动冷却，冬季是进口温度会降低，，所以可能会导致换热器的壳程与管程的温差较大，因此初步选用带有膨胀节的列管式浮头换热器。
从两流体的操作压力上来看，应使煤油走管程，冷却水走壳程，但由于循环冷却水容易起水垢，若是流速太低，会增加污垢增长的速度，使换热器的效率下降，所以，采用煤油走壳程而，循环冷却水走管程。
当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，因而传热同样的热流体，所需要的传热面积较小。逆流操作时，冷却介质的温度提升空间较大，因而冷却介质用量可以较小。显然，在一般情况下，逆流操作要优于并流操作。
定性温度下，即对于一般气体和水等低粘度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
管程冷却水的定性温度： t===27.5°c
壳程煤油的定性温度： t===65°c
根据定性温度查取壳程和管程流体的有关物性数据，如表1
表1计算热流量和冷却水流量。
热流量： q==780003.9 =2.1294×kj/h
5915000w
冷却水量：
340000kg/h
热流体 t 100°c 30°c
冷流体 t 35°c 20°c
=100－35=65°c
30－20=10°c
计算两流体的平均的平均温度差。暂按单壳程，偶管程进行计算。逆流时的平均温度差为：
==29.4°c
而p===0.1875 r===4.67
由图1得0.89
所以 ==0.89×29.4=26.2℃
图1）根据两流体的情况，假设=580w/（
得389.2
由于==47.5°c（<50°c）。为此，采用浮头式换热器，由换热器系列标准选中换热器，其中相关参数如表2
表2实际传热面积。
若选择该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为：
查表可知，此时为过渡流）
取换热器列管之中心距l=1.25=24mm折流板间距设为b=0.5d=0.5×1100mm=550（mm），取b=600mm则流体通过管间最大截面积为：
m/s0.0196m
壳程中牛奶被冷却，取。
则有。由图2查的污垢热阻，管内、外侧污垢热阻分别取为。
图2碳钢热导率。
该换热器的总传热系数。
k=679按此计算传热系数，计算所需的传热面积。
该换热器得面积宽裕为。
所选换热器的传热面积具有足够的裕量，该换热器合适。
化工原理课程设计
化工原理课程设计说明书。设计题目 板式精馏塔设计。设计者班级 食品科学与工程05 1 设计者姓名 杨裕卿 日期 2008年7月5日。指导教师 柴春祥 设计成绩。日期。目录 i板式精馏塔设计任务书 ii 第一部分概述 1 一 精馏塔简介 1 二 设计方案简介 1 三 工艺流程说明及草图 1 四 符号说...
化工原理课程设计
碳八分离工段原料预热器设计。学生姓名 学校 专业班级 101 学号 10412041 指导老师 时间 2012.07.08 化工原理课程设计任务书。姓名 王亮班级 化工101 碳八分离工段原料预热器设计。冷流体 液体 流量15koml h 组成摩尔分率。乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯。加热水蒸气压力为...
化工原理课程设计
化工原理课程设计 报告。90000吨 年乙醇 水。精馏装置设计。学院 专业 班级 姓名 学号。指导老师。2013年12月26 第1章概述1 1.1 概述1 1.2 设计任务1 1.3 设计方案2 1.3.1 塔形的选择2 1.3.2 操作压力的确定2 1.3.3 加料方式和加料热状况的选择2 1.3...