1、食品工程綜合實習報告題 目牛奶冷卻列管式換熱器的設計姓 名汪思凡學 號112102014專 業食品科學與工程班 級1101班指導教師鄭妍職 稱助教二一四年六月食品工程綜合實習報告目 錄摘 要I1食品工程原理綜合實習任務書11.1設計題目11.2設計條件11.3要求11.4主要參考資料12選擇方案的確定22.1選擇換熱器的類型22.2流動空間及流速的確定23確定物性參數24計算總傳熱系數24.1熱流量24.2平均傳熱系數24.3冷卻牛奶用量24.4冷卻冷鹽水用量24.5總傳熱系數k34.5.1管程傳熱系數34.5.2殼程傳熱系數35計算傳熱面積36工藝結構尺寸36.1管徑和管內流速36.2管程數

2、和傳熱管數36.3平均傳熱溫差校正及殼程數46.4傳熱管排列和分程方法46.5殼體內徑46.6折流擋板46.7接管57換熱器核算57.1熱量核算57.1.1殼程對流傳熱系數57.1.2管程對流傳熱系數67.1.3傳熱系數67.1.4傳熱面積67.2換熱器內流體的流動阻力67.2.1管程流動阻力67.2.2殼程流動阻力78設計結果89設計心得9參考文獻9附錄10摘 要此次設計的牛奶冷卻列管式換熱器是以牛奶為熱流體，稀鹽水為冷流體，設計流量為14600kg/h，我選用的是固定管板式換熱器，其適用于冷、熱兩流體的溫度、壓力不高，溫差不大，我設計的方案是由牛奶走管程，冷鹽水走殼程，因為牛奶較易結垢，為

3、了便于清洗，所以選擇了牛奶走管程。關鍵詞熱流體；固定管板式換熱器；管程I1食品工程原理綜合實習任務書1.1設計題目牛奶冷卻列管式換熱器的設計1.2設計條件在滅菌后牛奶的冷卻過程中，牛奶由70降至25，牛奶流量為14600kg/h，壓力為0.6MPa。冷卻介質采用稀鹽水（冷鹽水的相關特性數據可參考水的物性數據）。鹽水進口溫度為10，出口溫度為20。1.3要求1 設計一臺列管式換熱器完成各自生產任務；2 提交設計計算說明書一份，（應包括目錄、設計計算任務書、設計方案的確定、確定物性參數、計算總傳熱系數、計算傳熱面積、確定工藝結構尺寸、換熱器核算、參考文獻資料等。須打印）；3 繪制列管式換熱器的裝配

4、圖（可附在設計計算書后面）；4 注意收集、閱讀參考資料，形成設計方案；5 提交日期：第16周星期四。1.4主要參考資料1 夏清，陳常貴主編，姚玉英主審化工原理，天津大學出版社，2005，12 華南理工大學化工原理教研組，化工過程及設備設計，華南理工大學出社，19953 化工設備的選擇與工藝設計，中南工業大學出版社19924 叢德滋等化工原理詳解與應用，化學工業出版社2002，7，151-1585 張承翼，李春英化工工程制圖，化學工業出版社.19976 張桂昭，三效逆流加料蒸發器的設計，化工設計1996（6）：6-107 蔣迪清等，食品通用機械與設備，華南理工大學出版社，2001，7，111-1

5、38 各類化學工程學報、期刊、化工設備手冊及其化工機械設備產品廣告2選擇方案的確定2.1選擇換熱器的類型冷、熱兩流體的溫度、壓力不高，溫差不大，因此初步確定采用固定管板式換熱器。2.2流動空間及流速的確定由于循環牛奶較易結垢，為便于清洗，應使牛奶走管程，空氣走殼程。選用25mm×2.5mm的碳鋼管，初定管內流速。3確定物性參數殼程冷鹽水定性溫度管程牛奶定性溫度物料密度定壓比熱容導熱系數黏度牛奶47.5冷鹽水15 4計算總傳熱系數4.1熱流量4.2平均傳熱系數4.3冷卻牛奶用量4.4冷卻冷鹽水用量4.5總傳熱系數k4.5.1管程傳熱系數4.5.2殼程傳熱系數先假設殼程傳熱系數為污垢熱阻

6、為 管壁的導熱系數為5計算傳熱面積考慮15的面積裕度：6工藝結構尺寸6.1管徑和管內流速選用25mm×2.5mm的傳熱管（碳鋼），初取管內流速6.2管程數和傳熱管數依據傳熱管內徑和流速確定單程傳熱管數按單程管計算，所需的傳熱管長度為取L=6m，管程數為4 管內流速：6.3平均傳熱溫差校正及殼程數平均傳熱溫差校正系數 平均傳熱溫差：6.4傳熱管排列和分程方法采用組合排列法，即每程內按正三角形排列，隔板兩側采用正方形排列。取管心距t=1.4to，則橫過管束中心線的管數6.5殼體內徑采用多管程結構，取管板利用率=0.7，則殼體內徑為圓整可取D=500mm6.6折流擋板采取弓形折流擋板，取弓

7、形折流擋板圓缺高度為殼體內徑的35，則切去的圓缺高度為取折流擋板間距B=0.6D則：折流擋板數為：6.7接管殼程流體進出口接管：取接管內冷鹽水流速為管內徑為：圓整后可取內徑為210mm管程流體進出口接管：取接管內循環水流速：管內徑為：圓整后取內徑70mm7換熱器核算7.1熱量核算7.1.1殼程對流傳熱系數對圓缺形折流擋板，可采用克恩公式由正三角形排列得當量直徑殼程流通截面積：殼程流體流速及雷諾系數分別為： 普蘭特數：黏度校正7.1.2管程對流傳熱系數管程流通截面積：管程流體流速：普蘭特數：7.1.3傳熱系數7.1.4傳熱面積該換熱器的實際面積為：該換熱器的面積裕度為：該換熱器能完成任務7.2換

8、熱器內流體的流動阻力7.2.1管程流動阻力由，傳熱管相對粗糙度，查莫迪圖的，流速，所以管程流動阻力在允許范圍之內。7.2.2殼程流動阻力流體流經管束的阻力流體流經折流擋板缺口的阻力總阻力為：殼層流動阻力在合理壓力降范圍內。8設計結果表8-1設備名稱牛奶冷卻列管式換熱器形式固定板管式換熱器換熱面積35.43m2工藝參數序號名稱單位殼程管程1物料名稱冷鹽水牛奶2操作壓力Kpa8.18.83操作溫度10進/20出70進/25出4流量Kg/h59200146005密度Kg/m3998.210306比熱容Kj/(kg·)4.1833.7707平均溫差30.68傳熱系數W/(m2· )

9、664.899程數1410材質碳鋼碳鋼11直徑mm50025×2.512長度mm600013壓降kpa8.18.814管子規格88根，32.5mm,排列15折流擋板規格19塊，單弓形、立式，間距300mm，切口高度3516說明：（1）參照標準固定擋板式換熱器型式與基本參數JB/T475-92。9 設計心得通過回顧此次的整個設計過程，整體相對滿意，不僅按照要求設計出了所需的固定管板式換熱器，還掌握了繪圖的一席技巧，學到了許多的只是。當然在最初的設計過程中我還是遇到了不少的困難，在最初固定管板式換熱器的選取，以及選取后在工藝流程設計中都遇到了許多的問題，其中在確定好了設計方案后，在數據的

10、算取中就重復試驗了好多次才算出了符合的數據，在繪圖工程中也是經過了反反復復的修改才最終繪出了設計圖。當然通過對固定管板式換熱器的設計，我學會了許多工藝設計的基本方法。知道了如何根據設計要求的確定工藝設備，并學會了如何去查找相關資料，根據資料確定出工藝流程中的各項工藝參數及數據，通過核算以確定是否滿足設計要求。然后在繪圖的過程中，我更全面的了解到了固定管板式換熱器的結構，從開始頭腦中一點的模糊慨念都沒有到最終將固定列管式換熱器繪制出來，整個過程讓我對固定管板式換熱器有了無比深刻的認識。最后在此次的設計中雖然都是獨立完成的，但是在設計的過程中還是少不了同學們的幫助，這讓我和同學們之間的感情更加深刻

11、，也給我留下了一段美好的記憶。參考文獻1 夏清、陳常貴主編，姚玉英主審，化工原理,天津大學出版社，2005，1 2 華南理工大學化工原理教研組，化工過程及設備設計,華南理工大學出版社.19953 化工設備的選擇與工藝設計，中南工業大學出版社. 19924 叢德滋等, 化工原理詳解與應用, 化學工業出版社. 2002，7, 151-1585 張承翼 李春英，化工工程制圖，化學工業出版社. 19976 張桂昭，三效逆流加料蒸發器的設計，化工設計. 1996（6）：6-107 蔣迪清等，食品通用機械與設備，華南理工大學出版社，2001，7，111-138 各類化學工程學報、期刊、化工設備手冊及其化工機械設備產品廣告致謝首先要感謝我的指導老師，沒有老師悉心指導，我肯定完成不了此次的設計過程，老師讓我從無到有，從一開始的完全不會到最后成功的設計出方案，老師都取到了至關重要的作用，然后是各位同學們，在我不甚了解的地方，都是和他們一起討論、一起解決，這不僅讓我們學到知識，更讓我們增進了友誼。謝謝在此次綜合實習中幫助過我的朋友們！附錄符號名稱符號名稱牛奶的定性溫度傳熱管總根數冷鹽水的定性溫度溫度校正系數管程液體的密度橫過管束中心線的管數管程液體的定壓比熱容管心距管程液體的導熱系數殼體內徑管程液體的粘度弓形折流板圓缺高度殼程液體的密度折流板間距殼程液體的定壓比熱容折流板數殼程液體的導熱系數接管內