【導讀】花生油：入口溫度100℃，出口溫度45℃。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。每年按330天計，每天24小時連續(xù)生產(chǎn)。

　　

【正文】 殼 程 流 通 截 面 積 為 計 算 所 得 的 殼 程 流 速殼 程 流 體 摩 擦 因 數(shù) ， 當 時 ， 流體流經(jīng)管束的壓降 2000 ( 1 ) 2T C B up F f N N ?? ? ? 20 . 4 9 3 8 4 5= 0 . 5 0 . 4 2 9 1 2 4 5 = 1 1 8 9 4 . 42 ?? ? ? ?Pa 流體流過折流板缺口的壓降 202( 3 .5 ) 2ip B uBpN D ?? ? ?22 0 . 2 0 . 4 9 3 8 4 5= 4 4 ( 3 . 5 ) = 1 2 1 9 9 . 40 . 5 2??? ? ?Pa 總阻力 0()s ip sp p p F? ? ? ? ? = 1 1 8 9 4 . 4 + 1 2 1 9 9 . 4 =?（ ） 1 . 1 5 1 5 3 9 7 . 1 2Pa 30 KPa 殼程流動阻力也比較適宜。 吉林化工學院食品工程原理課程設計 18 3 設計結(jié)果匯總表 換熱器型式：帶膨脹節(jié)的固定管板式 換熱面積（ m2）： 工藝參數(shù)： 名稱 殼程 管程 物料名稱 花生油 循環(huán)水 操作溫度， ℃ 100/45 15/35 流量， kg/h 32828 流體密度， kg/m 845 流速， m/s 傳熱量， kW 總傳熱系數(shù)， W/m2℃ 對流傳熱系數(shù)， W/m2℃ 污垢系數(shù)， m2℃ /W 阻力降， Pa 程數(shù) 1 2 推薦使用材料 不銹鋼 不銹鋼 管子規(guī)格，mm ∮ 25 管數(shù) 90 管長， mm 9000 管間距， mm 32 排列方式 正三角形 折流板型式 弓形 上下 間距， mm 200 切口高度25% 殼體內(nèi)徑，mm 500 保溫層厚度， mm 吉林化工學院食品工程原理課程設計 19 討論 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。 這是我第一次做該類設計，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。 此次課設，我選用的 ? 25，管內(nèi)流速取 u=。 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 ℃ 、 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)熱量衡算公式 ? ?1 2 1 2()h p h h h c p c c cQ W c T T W c T T? ? ? ?求得熱流量為 ，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 ,然后初算平均傳熱溫差 39。mt? =℃ 。計算雷諾數(shù) Re=22088,從而求得管程的對流傳熱系數(shù) i? 值為 ? ?2/w m C?? 。假定殼程的對流傳熱系數(shù)為 o? 值為 700 ? ?2/w m C?? ，由已知條件可知，管程和殼程的污垢熱阻分別為 2 /m K w? 、 2 /m K w? ，求得總傳熱系數(shù) K 值為 ? ?2/w m C?? ，然后可以初算出傳熱面積 S’為 ㎡，由于存在 15%的面積裕度， 所以求得的實際傳熱面積為 ㎡。 進行工藝尺寸的計算：再次確定選用的材料管徑為 ? 25mm 的不銹鋼鋼管及管內(nèi)流速為 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 ,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 ， P 值為 ，查圖可得溫差校正系數(shù)值為 ，則校正后的平均傳熱溫差為 ℃ 。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= 得 200 mm，從而可求得折流板數(shù) BN 值為 44 塊。然后由公式求得殼程和管程流體進出口接管內(nèi)徑 d 分別為 、 m,取標準管徑為 140 mm、 120 mm。 換熱器核算結(jié)果：殼程流通截面積 ，殼程對流傳熱系數(shù) / ( )W m C??， 管程流通截面積 2m ，管程對流傳熱系數(shù) / ( )W m C??，換熱器總傳熱系數(shù)為吉林化工學院食品工程原理課程設計 20 / ( )W m C??。 理論傳熱面積 S 為 ㎡，實際傳熱 面積 pS 值為 ㎡，由此求得實際面積裕度為%，在允許范圍之內(nèi)。 核算換熱器內(nèi)壓降：由公式求得管程壓降 iP?? 為 ，小于 30kPa,所以管程壓力降在允許范圍之內(nèi)；殼程壓力降 oP?? 值為 Pa，小于 30 kPa,，所以殼程壓力降在允許范圍之內(nèi)。 吉林化工學院食品工程原理課程設計 21 結(jié)束語 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。 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。 這次做設計的經(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。 吉林化工學院食品工程原理課程設計 22 參考文獻 （ 1）王國勝《化工原理課程設計》，大連理工大學出版社； （ 2）任曉光《化工原理課程設計指導》，化學工業(yè)出版社； （ 3）李云飛，葛克山 .《食品工程原理》，中國農(nóng)業(yè)大學出版社； （ 4）楊祖榮，劉麗英，劉偉《化工原理》，化學工業(yè)出版社； （ 5）譚天恩，周明華等《化工原理》，化學工業(yè)出版社。 吉林化工學院食品工程原理課程設計 23 附錄（主要符號說明） 符號 含義 單位 Q 熱負荷 W K 總傳熱系數(shù) 2/( )W m k? S 與 K 值對應的傳熱面積 2m mt? 平均溫度差 C W 流體的質(zhì)量流量 //kg h kg s或 39。mt? 按逆流計算的平均溫度差 C t?? 溫差校正系數(shù) ( , )t f P R?? ? 無量綱 P P 2112ttTt???? 冷 流 體 的 溫 升兩 流 體 的 最 初 溫 度 差 R 1221= TTR tt? ?? 熱 流 體 的 溫 降冷 流 體 的 溫 升 K 總傳熱系數(shù) 2/( )W m k? 0,i?? 傳熱管內(nèi)、外側(cè)流體的對流傳熱系數(shù) 2/( )W m k? ,si soRR 傳熱管內(nèi)、外側(cè)表面上的污垢熱阻 2 /m C W? ,i o md d d 傳熱管內(nèi)徑、外徑及平均直徑 m ? 傳熱管壁導熱系數(shù) /( )W m C? b 傳熱管壁厚 m 1P? 直管中因摩擦阻力引起的壓力降 aP 2P? 回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降 aP tF （管程） 結(jié)垢校正系數(shù)，無因次， ? 25 的換熱管取 sN 串聯(lián)的殼程數(shù) pN 管程數(shù) 39。1P? 流體橫過管束的壓力降 aP 39。2P? 流體流過折流擋板缺口的壓力降 aP tF （殼程） 結(jié)垢校正系數(shù)，無因次，對液體 tF =， tF = F 管子排列方式對壓力降的校正系數(shù)：三角形排列F = of 殼程流體摩擦系數(shù) .0 ( 5 0 0 )o e ef R R?? ? ? 橫過管束中心線的管數(shù) B 折流板間距 m D 殼體直徑 m BN 折流板數(shù)目 ou 按殼程流通截面積 oS （ ()o c oS h D n d??）計算的 /ms 吉林化工學院食品工程原理課程設計 24 流速 t 管心距 mm N 排列 管子數(shù)目 ? 管板利用率，正三角形排列 :2 管程 ? =