課程設計--年處理量為26萬噸花生油換熱器的設計

1、<p>　　食品工程原理 課 程 設 計</p><p>　　題目 年處理量為26萬噸花生油換熱器的設計 </p><p>　　教 學 院 環(huán)境與生物工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 食品科學與工程 1102 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　學生學號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2013年5 月23 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　食品工程原理課程設計任務書................

3、..........................1</p><p>　　中文摘要..................................................................3</p><p>　　1.概述與設計方案的選擇...................................................4</p>

4、<p>　　1.1 概 述..................................................................4</p><p>　　1.1.1.換熱器...........................................................4</p><p>　　1.1.2換熱器類型..........

5、..............................................4</p><p>　　1.1.2.1固定管板式換熱器..........................................5</p><p>　　1.1.2.2浮頭式換熱器..............................................5</p>

6、;<p>　　1.1.2.3 U型管換熱器..............................................6</p><p>　　1.1.2.4填料函式換熱器............................................6</p><p>　　1.1.3流動空間的選擇............................

7、........................7</p><p>　　1.1.4流速的確定........................................................7</p><p>　　1.1.5材質(zhì)的選擇........................................................7</p><

8、;p>　　1.1.6管程結(jié)構(gòu)..........................................................8</p><p>　　1.1.7 殼程結(jié)構(gòu).........................................................9</p><p>　　1.2 設計方案的選擇 ..................

9、......................................10</p><p>　　1.2.1選擇換熱器的類型..................................................10</p><p>　　1.2.2流動空間及流速的確定..............................................10</p

10、><p>　　2.工藝設計計算.............................................................11</p><p>　　2.1 確定物性數(shù)據(jù)...........................................................11</p><p>　　2.2 熱負荷及傳熱面積的確定

11、.................................................11</p><p>　　2.2.1熱流量...........................................................11</p><p>　　2.2.2平均傳熱溫差...........................................

12、..........11</p><p>　　2.2.3傳熱面積.........................................................11</p><p>　　2.3 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定...............................................12</p><p>　　2.3.1管

13、徑和管內(nèi)流速....................................................12</p><p>　　2.3.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)..................................................12</p><p>　　2.3.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)................................

14、..........13</p><p>　　2.3.4傳熱管排列和分程方法..............................................13</p><p>　　2.3.5殼體直徑..........................................................13</p><p>　　2.3.6折流

15、板............................................................14</p><p>　　2.3.7接管..............................................................14 </p><p>　　2.4 換熱器核算....................

16、..........................................14</p><p>　　2.4.1傳熱面積校核......................................................14</p><p>　　2.4.2換熱器內(nèi)壓降的核算................................................1

17、6 </p><p>　　3.設計結(jié)果匯總表...........................................................18</p><p>　　討 論.......................................................................19</p><

18、p>　　結(jié)束語......................................................................21</p><p>　　參考文獻...................................................................22</p><p>　　附錄.................

19、.......................................................23</p><p>　　食品工程原理課程設計任務書</p><p>　　1設計題目 年處理量為　26　　萬噸花生油換熱器的設計</p><p><b>　　2操作條件</b></p><p>　?。?）花生油：

20、入口溫度100℃，出口溫度45℃。</p><p>　?。?） 冷卻介質(zhì)：采用循環(huán)水，入口溫度15℃，出口溫度35℃；井水，入口壓強0.3MPa。</p><p>　?。?）每年按330天計，每天24小時連續(xù)生產(chǎn)。</p><p>　?。?）花生油定性溫度下的物性數(shù)據(jù)</p><p>　　（5）允許壓強降：不大于30kPa。</p>

21、;<p>　?。?）換熱器熱損失：以總傳熱量的5%計。</p><p>　?。?）油側(cè)污垢熱阻0.000176 m2·K /W，水側(cè)污垢熱阻0.00026 m2·K /W。</p><p><b>　　3設計任務</b></p><p>　?。?）選擇適宜的列管式換熱器并進行核算。</p><

22、;p><b>　　（2）工藝設計計算</b></p><p>　　包括選擇適宜的換熱器并進行核算，主要包括物料衡算和熱量衡算、熱負荷及傳熱面積的確定、換熱器主要尺寸的確定、總傳熱系數(shù)的校核等。（注明公式及數(shù)據(jù)來源）</p><p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)設計計算</b></p><p>　　選擇適宜的結(jié)構(gòu)方案，進行必

23、要的結(jié)構(gòu)設計計算。主要包括管程和殼程分程、換熱管尺寸確定、換熱管的布置、折流板的設置等。（注明公式及數(shù)據(jù)來源）</p><p>　?。?）繪制工藝流程圖 </p><p>　　繪制設備工藝條件圖一張或設備裝配示意圖（2號圖紙）； CAD繪制。

24、 </p><p>　?。?）編寫設計說明書 </p><p>　　設計說明書的撰寫應符合規(guī)范與要求。</p><p><b&

25、gt;　　4參考書</b></p><p>　?。?）賈紹義，柴誠敬.《化工原理課程設計》，天津大學出版社；</p><p>　?。?）陳敏恒，叢德滋等.《化工原理》上冊，化學工業(yè)出版社出版；</p><p>　?。?）匡國柱.史啟才.《化工單元過程及設備課程設計》；</p><p>　?。?）《化工設計全書》編輯委員會.金國淼等

26、編.《吸收設備》化學工業(yè)出版社；</p><p>　?。?）李云飛，葛克山.《食品工程原理》，中國農(nóng)業(yè)大學出版社；</p><p><b>　?。?）其它參考書。</b></p><p><b>　　食品工程教研室 </b></p><p><b>　　2011年5月</b>&

27、lt;/p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　本次課設題目是為年處理量為26萬噸花生油換熱器的設計。</p><p>　　衡量一臺換熱器好的標準是傳熱效率高、流體阻力小、強度足夠、結(jié)構(gòu)合理、節(jié)省材料、成本低、制造、安裝、檢修方便、節(jié)省材料和空間、節(jié)省動力。</p><p>　　由于本次設計需要用冷卻介

28、質(zhì)--循環(huán)水與花生油進行換熱，進出口溫差又較大，因此初步?jīng)Q定選帶膨脹節(jié)固定管板式換熱器。由于花生油較水有腐蝕性，而管子及管箱用耐腐蝕材料造價低,故應使冷卻水走管程，花生油走殼程。根據(jù)公式計算總傳熱系數(shù)和傳熱面積。其中包括熱流量，平均傳熱溫差，加熱水用量及總傳熱系數(shù)的計算。接著，確定工藝結(jié)構(gòu)尺寸。包括管徑和管內(nèi)流速，管程數(shù)和傳熱管數(shù)，平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)，傳熱管排列和分程方法，殼體直徑，折流板和接管的確定。在這之后，就要進行換熱器的核

29、算。包括傳熱面積校核，換熱器內(nèi)壓降的核算。</p><p>　　關鍵詞：換熱器 花生油 固定板管式</p><p>　　1 概述與設計方案的選擇</p><p><b>　　1.1概述</b></p><p><b>　　1.1.1換熱器</b></p><p>　　在不同溫

30、度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。</p><p>　　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；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。在工程實踐中有時也會存在兩種以上流體參加換熱的換熱器，但它的基本原理與上述情形并無本質(zhì)上的差別。</p><p>　　在食品、化工、石油、動力、制冷等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，它不僅可以單獨作為加熱器、冷卻器等使用，而且

31、是一些化工單元操作的重要附屬設備，因此在化工生產(chǎn)中占有重要地位。</p><p>　　隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)缺點，性能各異。在換熱器設計中，首先應根據(jù)工藝要求選擇適用的類型然后計算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　1.1.2 換熱器的類型</p><p>　　換熱器的種類很

32、多，根據(jù)其熱量傳遞的方法的不同，可以分為3種形式：堅壁式、直接接觸式和蓄熱式。</p><p>　　列管式換熱器的應用已有很悠久的歷史，現(xiàn)在，它被當作一種傳統(tǒng)的標準換熱設備在很多工業(yè)部門中大量使用，尤其在石油、化工、能源設備等部門所使用的換熱設備中，列管式換熱器仍處于主導地位。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)簡單、堅固耐用、適應性強、制造材料廣泛等獨特的優(yōu)點，因而

33、在換熱設備中仍處于主導地位。</p><p>　　同時板式換熱器也已成為高效、緊湊的換熱設備，大量應用于工業(yè)中。</p><p>　　列管換熱器主要特點：</p><p>　　(1) 耐腐蝕性：聚丙烯具有優(yōu)良的耐化學品性，對于無機化合物，不論酸，堿、鹽溶液，除強氧化性物料外，幾乎直到100℃都對其無破壞作用，對幾乎所有溶劑在室溫下均不溶解，一般烷、徑、醇、酚、醛、酮

34、類等介質(zhì)上均可使用。</p><p>　　(2) 耐溫性：聚丙烯塑料熔點為164-174℃，一般使用溫度可達110-125℃。</p><p>　　(3) 無毒性：不結(jié)垢，不污染介質(zhì)，也可用于食品工業(yè)。</p><p>　　(4) 重量輕：對設備安裝維修極為方便。</p><p>　　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

35、器、U形管式換熱器、填料函式換熱器 。</p><p>　　1.1.2.1固定管板式換熱器</p><p>　　結(jié)構(gòu)特點：兩端和殼體連為一體，管子則固定于管板上，它的結(jié)構(gòu)簡單；在相同的殼體直徑內(nèi)，排管最多，比較緊湊；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。當管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時，會使管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。</p>

36、;<p>　　適用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。</p><p>　　結(jié)構(gòu)特點：兩端管板只有一端與殼體完全固定，另一端則可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點是當換熱管與殼體間有溫差存在，殼體或換熱管膨脹時，互不約束，不會產(chǎn)生溫差應力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。</p><p>　　缺點：結(jié)構(gòu)較復雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮

37、動管板間若密封不嚴，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p>　　1.1.2.2浮頭式換熱器</p><p>　　結(jié)構(gòu)特點：兩端管板只有一端與殼體完全固定，另一端則可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的優(yōu)點是當換熱管與殼體間有溫差存在，殼體或換熱管膨脹時，互不約束，不會產(chǎn)生溫差應力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。</p><p>

38、　　缺點：結(jié)構(gòu)較復雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮動管板間若密封不嚴，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p>　　適用于管壁間溫差較大或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合。</p><p>　　1.1.2.3 U型管換熱器</p><p>　　U型管換熱器結(jié)構(gòu)特點是只有一塊管板，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，當殼體與

39、U型環(huán)熱管由溫差時，不會產(chǎn)生溫差應力。U型管式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，只有一塊管板，密封面少，運行可靠；管束可以抽出，管間清洗方便。</p><p>　　缺點：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，因而報廢率較高。此外，其造價比管定管板式高10%左右。</p><p>　　1.1.2.4填料函式換熱器</p&

40、gt;<p>　　填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。其特點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，不會產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應力。填料函式換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進行清洗，維修方便。</p><p>　　缺點：填料函乃嚴不高，殼程介質(zhì)可能通過填料函外樓，對于易燃、易爆、有度

41、和貴重的介質(zhì)不適用。</p><p>　　1.1.3流動空間的選擇 </p><p>　　在管殼式換熱器的計算中，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則： 　　①應盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個，使傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)接近。 　?、谠谶\行溫度較高的換熱器中，應盡量減少熱量損失，而對于一些制冷裝置,應盡量減少其冷量損失。 　?、酃?、殼程的決定應做到便于清洗除垢和

42、修理，以保證運行的可靠性。 　　所以在具體設計時應綜合考慮，決定哪一種流體走管程，哪一種流體走殼程。</p><p>　　1.1.4流速的確定 </p><p>　　表1-1 換熱器常用流速的范圍</p><p>　　1.1.5 材質(zhì)的選擇 </p><p>　　一般換熱器常用的材料，有碳鋼和不銹鋼。 </p><p&g

43、t;<b>　　a 碳鋼 </b></p><p>　　價格低，強度較高，對堿性介質(zhì)的化學腐蝕比較穩(wěn)定，很容易被酸腐蝕，在無耐腐蝕性要求的環(huán)境中應用是合理的。如一般換熱器用的普通無縫鋼管，其常用的材料為10號和20號碳鋼。 b 不銹鋼 奧氏體系不銹鋼以1Crl8Ni9Ti為代表，它是標準的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。</p&

44、gt;<p><b>　　1.1.6管程結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　介質(zhì)流經(jīng)傳熱管內(nèi)的通道部分稱為管程。 a 換熱管布置和排列問距 </p><p>　　常用換熱管規(guī)格有ф19×2 mm、ф25×2 mm、ф25×2.5 mm。</p><p>　　標準管子的長度常用的有1500mm，2000

45、mm，3000mm，6000mm等。當選用其他尺寸的管長時，應根據(jù)管長的規(guī)格，合理裁用，避免材料的浪費。 換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯列、三角形直列、三角形錯列和同心圓排列，如下圖所示。</p><p>　　圖1-5(a) 正方形直列 圖1-5（b）正方形錯列 圖1-5(c)三角形直列 </p><p>　　圖1-5（d）三角形錯

46、列  圖1-5（e）同心圓排列</p><p>　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機械清洗；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。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯列排列居多，也有正三角形排列。 對于多管程換熱器，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。 b 管板

47、 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管板與管子的連接可脹接或焊接。</p><p>　　1.1.7 殼程結(jié)構(gòu)</p><p>　　介質(zhì)流經(jīng)傳熱管外面的通道部分稱為殼程。 </p><p>　　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、使用的場合不同，殼程內(nèi)對

48、各種元件的設置形式亦不同，以此來滿足設計的要求。各元件在殼程的設置，按其不同的作用可分為兩類：一類是為了殼側(cè)介質(zhì)對傳熱管最有效的流動，來提高換熱設備的傳熱效果而設置的各種擋板，如折流板、縱向擋板。旁路擋板等；另一類是為了管束的安裝及保護列管而設置的支承板、管束的導軌以及緩沖板等。 a 殼體 殼體是一個圓筒形的容器，殼壁上焊有接管，供殼程流體進人和排出之用。直徑小于400mm的殼體通常用鋼管制成，大于400mm的可用鋼板卷

49、焊而成。殼體材料根據(jù)工作溫度選擇，有防腐要求時，大多考慮使用復合金屬板。 介質(zhì)在殼程的流動方式有多種型式，單殼程型式應用最為普遍。如殼側(cè)傳熱膜系數(shù)遠小于管側(cè)，則可用縱向擋板分隔成雙殼程型式。用兩個換熱器串聯(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。計算式如下： 單管程 式中 t——管心距，mm； d&l

50、t;/p><p>　　1.2 設計方案簡介</p><p>　　1.2.1選擇換熱器的類型</p><p>　　因為我們要加熱的材料是花生油，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。</p><p>　　1.2.2 流體流動空間及流速的確定</p><p>　　因為本次所要處理

51、的花生油與冷卻水的進出口溫差都大于50°C，所以需要焊接膨脹節(jié)。</p><p>　　由于花生油較水有腐蝕性，而管子及管箱用耐腐蝕材料造價低,故應使冷卻水走管程，花生油走殼程。</p><p>　　考慮到要進行加熱的是花生油，所以選用不銹鋼材質(zhì)的管。</p><p>　　綜上所述，選用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器，選用φ25mm×2.5mm的不銹鋼

52、管，管內(nèi)流速取u=1.0m/s.</p><p>　　2 工藝及設備設計計算</p><p>　　2.1 確定物性數(shù)據(jù)</p><p>　　定性溫度：可取流體進口溫度的平均值</p><p>　　殼程花生油的定性溫度為： ℃</p><p>　　管程循環(huán)水的定性溫度為： t =℃</p>&l

53、t;p>　　根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關物性數(shù)據(jù)</p><p>　　2.2熱負荷及傳熱面積的確定</p><p><b>　　2.2.1熱流量</b></p><p>　　由《化工原理課程設計指導》查得</p><p>　　且換熱器熱損失以總熱量的5%記 可得</p><p>

54、;　　2.2.2平均傳熱溫差</p><p>　　先按照純逆流計算，由《食品工程原理》六十一頁查得</p><p><b>　　2.2.3傳熱面積</b></p><p><b>　　（1）管程傳熱系數(shù)</b></p><p>　　由《食品工程原理》四十一頁查得</p><p&g

55、t;<b>　　(2)殼程傳熱系數(shù)</b></p><p>　　由《食品工程原理》四十頁得</p><p>　　假設殼程的傳熱系數(shù)是 </p><p>　　污垢熱阻 (℃) / (℃) / </p><p>　　管壁的導熱系數(shù) /( ℃)</p><p>　　由《食品工程原理》

56、查得</p><p><b>　　W/(·℃)</b></p><p>　　考慮15%的面積裕度 S=1.15×S′=1.15×60.44=69.506（）</p><p>　　2.3換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　2.3.1管徑和管內(nèi)流速</p><p

57、>　　選用φ25mm×2.5mm的不銹鋼管，管內(nèi)流速取=1.0m/s。</p><p>　　2.3.2管程數(shù)和傳熱管數(shù)</p><p><b>　　冷卻水用量</b></p><p>　　由任曉光《化工原理課程設計指導》二十頁得：</p><p>　　依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)</p>

58、;<p><b>　　==</b></p><p>　　按單管程計算，所需的傳熱管長度為：</p><p><b>　　L==</b></p><p>　　按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。現(xiàn)取非標準傳熱管長=9m，則該換熱器的管程數(shù)為:</p><p><b>　

59、　N= (管程)</b></p><p>　　傳熱管總根數(shù)為：N=</p><p>　　2.3.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)</p><p>　　平均傳熱溫差校正系數(shù)</p><p>　　由《食品工程原理》六十一頁查得</p><p><b>　　R = </b></p>

60、<p><b>　　P = </b></p><p>　　按單殼程，二管程結(jié)構(gòu)，《食品工程原理》六十二頁溫度校正系數(shù)查表得： =0.91</p><p>　　由《食品工程原理》公式2-59得：</p><p>　　平均傳熱溫差 = ℃</p><p>　　2.3.4傳熱管排列和分程方法</p>

61、;<p>　　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。</p><p>　　由任曉光《化工原理課程設計指導》二十二頁查得：</p><p>　　取管心距 t=1.25（焊接法），則t=1.2525=31.25 mm ≈32 （mm）</p><p>　　橫過管束中心線的管數(shù) </p><p><

62、b>　　2.3.5殼體內(nèi)徑</b></p><p>　　采用多管程結(jié)構(gòu)，取管板利用率=0.7，則殼體內(nèi)徑為：</p><p>　　D=1.05t=1.0532</p><p>　　圓整可取D=500mm</p><p><b>　　2.3.6折流板數(shù)</b></p><p>　　

63、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％，則切去的圓缺高度為：h=0.25500=125（mm）， 故可取h=150mm 。</p><p>　　取折流板間距B=0.3D,則 B=0.3500=150（mm），可取B為200mm 。</p><p>　　折流板數(shù) N=-1=-1=44（塊）</p><p>　　折流板圓缺面水平裝配。</p>

64、<p><b>　　2.3.7接管</b></p><p>　　殼程流體進出口接管:取接管內(nèi)流速為u=1.0 m/s,則接管內(nèi)徑為：</p><p>　　取標準管徑為140 mm 。</p><p>　　管程流體進出口接管:取接管內(nèi)流速為u=1.0 m/s,則接管內(nèi)徑為：</p><p><b>

65、　　（m）</b></p><p>　　取標準管徑為 120 mm</p><p>　　2.4換熱器核算 </p><p>　　2.4.1傳熱面積校核</p><p>　?。?）殼程對流傳熱系數(shù) 對圓缺形折流板,可采用克恩公式：</p><p>　　由王國勝《化工原理課程設計》查得：</p>

66、<p><b>　　=0.36</b></p><p>　　當量直徑，由正三角形排列得，由王國勝《化工原理課程設計》查得：</p><p>　　d===0.020（m）</p><p>　　殼程流通截面積，由王國勝《化工原理課程設計》四十六頁查得：</p><p>　　=BD(1-)=0.20.5 (1-)

67、=0.02188m）</p><p>　　殼程流體流速、雷諾數(shù)及其普蘭特準數(shù)分別為</p><p>　　==0.493（m/s）</p><p>　　2000<Re<100000</p><p><b>　　黏度校正（）1</b></p><p>　　=0.36W/(·℃)&

68、lt;/p><p>　?。?）管程對流傳熱系數(shù)</p><p>　　===0.01413m）</p><p><b>　　=（m/s）</b></p><p><b>　?。?）傳熱系數(shù)K</b></p><p><b>　　（4）傳熱面積S</b><

69、/p><p><b>　　S=（m）</b></p><p>　　該換熱器的實際傳熱面積</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　該換熱器的面積裕度為</p><p><b>　　H=</b></p><p>

70、　　該換熱器的面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務。</p><p>　　2.4.2換熱器內(nèi)壓降的核算</p><p><b>　?。?）管程流動阻力</b></p><p>　　由任曉光《化工原理課程設計指導》第七頁查得：</p><p>　　由Re=21933.6，由《食品工程原理》表1-3得，傳熱管相對粗糙度，查

71、莫迪圖得，流速=0.993m/s，kg/，所以</p><p><b>　　=Pa</b></p><p><b>　　= Pa</b></p><p>　　故Pa ＜30kPa</p><p>　　管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。</p><p><b>　　（2）殼

72、程阻力</b></p><p>　　由任曉光《化工原理課程設計指導》第七頁查得</p><p><b>　　殼程總壓降 </b></p><p><b>　　管束壓降 </b></p><p><b>　　折流板缺口壓降 </b></p><p

73、>　　流體流經(jīng)管束的壓降 </p><p><b>　　Pa</b></p><p>　　流體流過折流板缺口的壓降</p><p><b>　　Pa</b></p><p><b>　　總阻力</b></p><p>　　Pa < 30 K

74、Pa </p><p>　　殼程流動阻力也比較適宜。</p><p><b>　　3設計結(jié)果匯總表</b></p><p><b>　　討論</b></p><p>　　該換熱器是專為冷卻花生油設計的，嚴格按照國家及行業(yè)標準設計。</p><p>　　這是我第一次做該類設計

75、，雖然努力依照標準設計但許多地方仍不太明確，且沒有任何實際經(jīng)驗，漏洞在所難免。</p><p>　　此次課設，我選用的25×2.5mm的碳鋼管，管內(nèi)流速取u=1.0m/s。</p><p>　　通過年產(chǎn)26萬噸的花生油計算出了以下數(shù)據(jù)：花生油質(zhì)量流量32828Kg/h，然后求得殼程與管程的定性溫度分別為72.5℃、25℃，由此查得殼程（花生油）、管程（冷卻水）的物性數(shù)據(jù)。然后根據(jù)

76、熱量衡算公式求得熱流量為1169.09KW，由于換熱器存在熱損失，以總傳熱量的5%計，求得冷卻水的質(zhì)量流量為50343.47Kg/h,然后初算平均傳熱溫差=45.3℃。計算雷諾數(shù)Re=22088,從而求得管程的對流傳熱系數(shù)值為4334.75。假定殼程的對流傳熱系數(shù)為值為700 ，由已知條件可知，管程和殼程的污垢熱阻分別為0.00026 、0.000176 ，求得總傳熱系數(shù)K值為426.99，然后可以初算出傳熱面積S’為60.44㎡，由于

77、存在15%的面積裕度，所以求得的實際傳熱面積為69.506㎡。</p><p>　　進行工藝尺寸的計算：再次確定選用的材料管徑為25mm×2.5mm的不銹鋼鋼管及管內(nèi)流速為1.0 m/s，依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)約為45根，按單程管計算，所需的傳熱管長度為19.68m,選取9米的傳熱管，則換熱器管程數(shù)為2，傳熱管總根數(shù)為90根。后進行溫差校正，求得R值為2.75，P值為0.235，查圖可得溫

78、差校正系數(shù)值為0.91，則校正后的平均傳熱溫差為41.223℃。由于傳熱管數(shù)較多，所以采用組合排列法，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，管心距為32 mm。由總傳熱管數(shù)可求得橫過管束中心線的管數(shù)值為12根。殼體內(nèi)D值圓整可取500mm。本傳熱器采用弓形折流板，取折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度h約為150 mm,取折流板間距B=0.3D得200 mm，從而可求得折流板數(shù)值為44塊。然后由公式求得殼程和管

79、程流體進出口接管內(nèi)徑d分別為0.134m、0.117 m,取標準管徑為140 mm、120 mm。</p><p>　　換熱器核算結(jié)果：殼程流通截面積，殼程對流傳熱系數(shù)，管程流通截面積 ，管程對流傳熱系數(shù)，換熱器總傳熱系數(shù)為。</p><p>　　理論傳熱面積S為39.36㎡，實際傳熱面積值為54.56㎡，由此求得實際面積裕度為38.62%，在允許范圍之內(nèi)。</p><

80、p>　　核算換熱器內(nèi)壓降：由公式求得管程壓降為25309.4Pa，小于30kPa,所以管程壓力降在允許范圍之內(nèi)；殼程壓力降值為15397.12 Pa，小于30 kPa,，所以殼程壓力降在允許范圍之內(nèi)。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　第一次做課程設計給自己留下了深刻的印象，經(jīng)過一周的努力，我學到了許多課本上沒有的知識，對換熱器有了

81、更多的認識，過程中遇到了很多困難，整個計算過程進行了多次修改，雖然可能會有很多不足的地方，但畢竟是自己耐心一步步走下來的，收獲頗多。</p><p>　　通過本次課程設計，我感覺自己的專業(yè)知識還是比較匱乏，認識問題，分析問題的能力較差，不能全面思考，綜合運用所學的知識。從最初接到課程設計任務書的一頭霧水到現(xiàn)如今已基本掌握思路，我覺得這是一個自我成長的過程。</p><p>　　這次做設計的

82、經(jīng)歷也使我終身受益，我感受到做設計是要真正用心去做每一件事情，是真正的自我學習和研究過程。無論做什么事情都要有嚴謹?shù)乃季S，清晰的思路。只有自己經(jīng)歷了，才會明白其中的艱辛。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　（1）王國勝《化工原理課程設計》，大連理工大學出版社；</p><p>　　（2）任曉光《化工原理課程設計指