【正文】 程，且可采用多管程以增大流速。 (7) 粘度大的液體或流量較小的流體，宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程流動時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低 Re(Re100)下即可達(dá)到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。 (8) 若兩流體的溫度差較大，傳熱膜系數(shù)較大的流體宜走殼程，因?yàn)楸跍亟咏鼈鳠崮は禂?shù)較大的流體溫度，以減小管壁和殼壁的溫度差。 設(shè)計(jì)流程圖 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 8 頁 三．確定設(shè)計(jì)方案 兩流體溫的變化情況：熱流體（牛奶）進(jìn)口溫度 100℃ 出口溫?fù)Q熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 9 頁 度 30℃；冷流體（水）進(jìn)口溫度 24℃，出口溫度為 32℃，該換熱器用循環(huán)冷卻水 冷卻，因溫差較大，屬于高溫操作，因此選擇浮頭式換熱器。 從兩物流的操作壓力，難易結(jié)垢來說，應(yīng)使走牛奶管程，冷卻水走殼程，因?yàn)?: 不易清洗和易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便。因?yàn)榕Ｄ淘诟邷叵氯菀捉Y(jié)垢，所以應(yīng)使牛奶走管程，冷卻水走殼程。 冷、熱流體的進(jìn)出口溫度相同時(shí)，逆流操作的平均推動力大于并流，因而傳遞同樣的熱流體，所需的傳熱面積較小。逆流操作時(shí)，冷卻介質(zhì)溫升可選擇得較大因而冷卻介質(zhì)用量可以較小。顯然在一般情況下 ,因工藝上無特殊要求，逆流操作有利 于傳熱效果，所以選用逆流操作 牛奶的定性溫度： T= 2 2T1T? =65 ℃ 水的定性溫度： t= 221 tt? =28℃ 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 10 頁 (表一 )兩流體在定性溫度下的物性數(shù)據(jù) 牛奶在 65度下的物性數(shù)據(jù) ??1 水在 28 度下的物性數(shù)據(jù) ??2 密度 ρ =1030（ kg/m) ρ i=（㎏ /㎡） 比熱容 Cp= kJ/（ Kg℃ ) Cpi=（ Kg℃ ) 黏度 u=?(103? () ui=?10 3? () 導(dǎo)熱系數(shù) λ =(m.℃ ) λ i=(m.℃ ) 四．計(jì)算總傳熱系數(shù) 計(jì)算熱負(fù)荷 Q= ）（ T2T1Cpqm = ?? 00 ）（ 30100? =5308333(W) 冷卻水的用量Wi= hkgskgtp mi /)2432(53 083 33C Q 1010 53 ???????? 平均溫差 △ tm1= ln)2430()32100(lnt(T)t(T2430 32100t22112211 ???????? tTT）℃ P=(t2t1)/(T1t1)= R=(T1T2)/(t2t1)= 由圖按單殼程，雙管程結(jié)構(gòu)得ψ = 即平均溫差： ??????? ?mm tt ℃ 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 11 頁 根據(jù)牛奶的粘度，傳熱系數(shù) K的大致范圍 [2]，取 K=530W,則估算傳熱面積： mmtkQA 5308333 ?????估 初選換熱器規(guī)格 ??4 表 2 換熱器的相關(guān)參數(shù) 殼徑（ mm） 1200 管子尺寸（ mm） Φ 19x2 公稱壓強(qiáng) (MPa) 管長 (m) 6 公稱面積 (㎡） 管子總數(shù) n 1348 管程數(shù)（ Np） 6 管子排列方法 正方形旋轉(zhuǎn) 45 中心排管數(shù) 27 管程流通面積（ ㎡ ） 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 12 頁 實(shí)際傳熱面積： 0S =n? dl=13486=? ?2m 要求過程的總傳熱系數(shù)為 K0 = 489 .422. 530 83 330 ???? mtS Q W/( m2 .℃ ) 五、核算總傳熱系數(shù) 、管程的給熱系數(shù) 管程流通面積 ?iA ）2m( 103 0x039 360 0/700 00u i ??? VV Sim/s 4944 3 ?? ???? ?i iiii ud ? ? ?????? ?ii CP ?? 因?yàn)? 2300Rei10000 則有：因 為管程走的是牛奶，即 n= ?i? = ????????????? ????????????? ? pddc nii )./()()Re 1061( 5i CW mi ??? ??????? 殼程的給熱系數(shù) 焊接時(shí)取管心距 l= 0d = =24 mm,標(biāo)準(zhǔn)參數(shù) 25mm, 則取折流板間距 h=450mm 則流 體通過管間截面積為 : )()()1( 200 mhldDA ??????? 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 13 頁 3600/ 10 5000?????? AwAVccs ?(m/s) 當(dāng)量直徑 0 1 9 6 )(4)4(4 220202?? ?????? ????ddtdeom 701 30 0000 ?? ???? ?? ?ude （湍流） 330 00 ?????? ?? ?Cp 殼程中水被加熱，則 w0 ?μμ 。所以 )/(6 4 5 1 . 8)1 . 0 5()5 . 7 5()() ()(Pr)( R .110000℃mWde w??????? ???? 查閱資料 ??5 得管側(cè)、殼側(cè)的污垢熱阻分別取 ?ir Wm /2 ℃? Wmr /0 0 0 1 7 20 ℃?? ? ?10300001 . 6 4192)2(15191)(611???????????????????iimwii ddddbddrrk ??? ? 所以， K= ℃）】【 ?2/(mW 傳熱面積裕度 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 14 頁 計(jì)算傳熱面積 Sc 為 21 38 .4860 083 33 mtK QSmc ????? 該換熱器的實(shí)際傳熱面積為 20 mdlnS ?? ? 該換熱器的面積裕度為 ????? C CS SSH % 傳熱面積裕度在 15%到 25%之間，所以合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 壁溫計(jì)算 )( ???? ttAQ ?? )28( 6 4 5 15 0 3 8 3 3 3 ??? ?t wt =≈ 30℃ 查得 30℃下 ??7 ，水的粘度 sPaw ??? ?339。 108 0 ? 對殼側(cè)： 3 ?????????? ?????????????w?? 所以計(jì)算殼側(cè) ? 時(shí)假設(shè)的 ????????w?? 值是正確的 . 該溫差較大，因此，需選用浮頭式換熱器較為適宜 六、核算壓強(qiáng)降 管程壓強(qiáng)降 ： 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 15 頁 pt NFppP )( 21i ????? ∵正方形 45176。排列， Ft= Np=6 )( 2i mA ? smV is 360070000Vu i ???? 10 3 ?? ???? ?i iiii ud ? ? 設(shè)管壁粗糙度 ε =，則ε /di=??8 查圖得： λ = 摩檫系數(shù)λ與雷諾數(shù) Re 及相應(yīng)粗糙度ε /d 的關(guān)系 所以 )( 221 paudLP ii ????????? ?? 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 16 頁 )( 222 pauP ii ??????? ? 則：