課程設(shè)計(jì)-換熱器的設(shè)計(jì)—水冷卻牛奶-文庫吧
2024-12-29 18:44 本頁面
【正文】 也便于清洗和檢修。 (3) 壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓，其中冷卻介質(zhì)循環(huán)水操作壓力高，宜走管程。 (4) 飽和蒸氣宜走管間，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大。 (5) 被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱，增強(qiáng)冷卻效果。 (6) 需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，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。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= =65 ℃ 水的定性溫度： t==28℃(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) 水在28度下的物性數(shù)據(jù)密度ρ=1030（kg/m)ρi=（㎏/㎡）比熱容Cp= kJ/（Kg℃ )Cpi=（Kg℃ )黏度u=(()ui=()導(dǎo)熱系數(shù)λ=(m.℃)λi=(m.℃)四．計(jì)算總傳熱系數(shù)Q==00=5308333(W)=△tm1=℃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：℃ 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： 表2 換熱器的相關(guān)參數(shù)殼徑（mm）1200管子尺寸（mm）Φ19x2公稱壓強(qiáng)(MPa)管長(m)6公稱面積(㎡）管子總數(shù)n1348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（㎡）實(shí)際傳熱面積：=ndl=13486=要求過程的總傳熱系數(shù)為K= W/(.℃)五、核算總傳熱系數(shù)、管程的給熱系數(shù)管程流通面積 m/s 因?yàn)?2300Rei10000則有：因?yàn)楣艹套叩氖桥Ｄ?，即n==焊接時(shí)取管心距l(xiāng)===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:(m/s)當(dāng)量直徑m（湍流）殼程中水被加熱，則。所以查閱資料得管側(cè)、殼側(cè)的污垢熱阻分別取 所以，K= 計(jì)算傳熱面積Sc為該換熱器的實(shí)際傳熱面積為該換熱器的面積裕度為%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)。 =≈30℃ 查得30℃下，水的粘度 對殼側(cè)： 所以計(jì)算殼側(cè)時(shí)假設(shè)的值是正確的. 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 ： ∵正方形45176。排列，F(xiàn)t= Np=6設(shè)管壁粗糙度ε=，則ε/di=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 則： 管程流體壓強(qiáng)在允許范圍之內(nèi)。 殼程壓強(qiáng)降： ＦＳ=,?。危?１ 管子正方形45176。排列Ｆ＝ Nc=27隔板間的距離殼程流通面=B(D)=()= 由Re500 50ka,殼程流體壓強(qiáng)降在允許范圍之內(nèi)。 綜上，管程殼程流體壓強(qiáng)降都在允許范圍之內(nèi)。七、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型因?yàn)镈N=1200mm≥900mm 之間，所以應(yīng)選封頭管箱。因?yàn)镈N≥400mm，所以采用圓形封頭。因?yàn)镈N=1200mm，在800mm—1200mm 之間，所以旁路擋板數(shù)量選3 對。 采用缺25%的圓缺型折流板。Nc=27取隔板間距B=450mm、接管① 程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)牛奶流速u1=，則接管內(nèi)徑為②殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)冷卻水流速u1=，則接管內(nèi)徑為、導(dǎo)流筒 殼程流體的進(jìn)出口和管板間必須存在有一段流體不能流動的空間（死角），為了提高傳熱效果，常在管束外增設(shè)導(dǎo)流筒，使流體進(jìn)出殼程時(shí)必然經(jīng)過這個(gè)空間。、放氣孔、排氣孔 換熱器的殼體上常設(shè)有放氣孔、排氣孔，以排除不凝氣體和冷凝液等。 八、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表表 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表參數(shù)殼程管程流量/kg/h57200070000進(jìn)/出口溫度/℃24/32100/30壓力/KPa5080物性定性溫度/℃2865密度/kg/1030定壓比熱容/ [kJ/(kg ℃)]粘度/（Pas）熱導(dǎo)率（W/mk）普朗特?cái)?shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)形式浮頭式殼程數(shù)1殼體內(nèi)徑/mm1200臺數(shù)1管徑/mm管心距/mm25管長/mm6000管子排列正方形旋轉(zhuǎn)管目數(shù)/根1348折流板數(shù)/個(gè)12傳熱面積/㎡折流板間距/mm450管程數(shù)6材質(zhì)不銹鋼主要計(jì)算結(jié)果殼程管程流速/(m/s)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/（污垢熱阻/（㎡.℃)熱流量/W5308333傳熱溫差/℃?zhèn)鳠嵯禂?shù)/裕度/%%九 對設(shè)計(jì)的評述本次設(shè)
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