【正文】 1P? 流體橫過管束的壓力降 aP 39。只有自己經(jīng)歷了，才會明白其中的艱辛。 通過本次課程設(shè)計，我感覺自己的專業(yè)知識還是比較匱乏，認(rèn)識問題，分析問題的能力較差，不能全面思考，綜合運用所學(xué)的知識。 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(xué)院食品工程原理課程設(shè)計 20 / ( )W m C??。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。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 ㎡。 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)?！? 污垢系數(shù)， m2 （ 1）管程流動阻力 由任曉光《化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)》第七頁查得： ()t i r T s pp p p F N N? ? ? ? ? 12sptNNF??? tsppirpFNN?????????每 程 直 管 壓 降每 程 回 彎 壓 降管 程 壓 力 降 結(jié) 垢 校 正 系 數(shù) , 2 5 2 . 5 m m 取 殼 程 數(shù)管 程 數(shù) 由 Re=，由《食品工程原理》表 13 得，傳熱管相對粗糙度 20id? ??，查莫迪圖得 Ci Wm? ???，流速 iu =， ? ? kg/ 3m ，所以 Pi? 2 2iiiudl ??? = 29 99 5 34 2 75 64 . 2 2?? ? ?Pa 232ir uP ???= ??? Pa 故 ( 75 64 .5 14 74 .5 6) 1. 4 1 2 25 30 9. 4tp? ? ? ? ? ? ?Pa ＜ 30kPa 管程流動阻力在允許范圍之內(nèi)。 折流板數(shù) NB =折流板間距 傳熱管長 1= 20xx000 1=44（塊） 折流板圓缺面水平裝配。21 1 6 9 . 0 9 1 0 6 0 . 4 44 2 6 . 9 9 4 5 3mQSmKt ?? ? ???吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計 13 依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) sn =ii udV24?=25 0 3 4 3 . 4 7 / ( 3 6 0 0 9 9 6 . 9 5 ) 4 4 . 6 7 4 50 . 7 8 5 0 . 0 2 1 . 0? ???? 根 按單管程計算，所需的傳熱管長度為： L=sndS0?= 6 9 .5 0 6 = 1 9 .6 8 m3 .1 4 0 .0 2 5 4 5?? 按單程管設(shè)計，傳熱管過長，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。 s 熱負(fù)荷及傳熱面積的確定 70 26 10 32828330 24m k g h???? 由《化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)》查得 且換熱器熱損失以總熱量的 5%記 可得 39?！?) 導(dǎo)熱系數(shù) o? = (m 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(yīng)使冷卻水走管程，花生油走殼程。當(dāng)加熱蒸汽或高速流體流入殼程時，對換熱管會造成很大的沖刷，所以常將殼程接管在入口處加以擴大，即將接管做成喇叭形，以起緩沖的作用；或者在換熱器進(jìn)口處設(shè)置擋板。弓形折流板有單弓形和雙弓形，雙弓形折流板多用于大直徑的換熱器中。 圓缺形折流板又稱弓形折流板，是常用的折流板，有水平圓缺和垂直圓缺兩種。 正三角形排列： N? 正方形排列： N? 多管程 D N /?? 式中 N—— 排列管子數(shù)目； η —— 管板利用率。用兩個換熱器串聯(lián)也可得到同樣的效果。直徑小于 400mm的殼體通常用鋼 管制成，大于 400mm 的可用鋼板卷焊而成。由于各種換熱器的工藝性能、使用的場合不同，殼程內(nèi)對各種元件的設(shè)置形式亦不同，以此來滿足設(shè)計的要求。 b 管板 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。 圖 15(a) 正方形直列 圖 15（ b）正方形錯 列 圖 15(c)三角形直列 圖 15（ d）三角形錯列 圖 15（ e）同心圓排列 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。 a 換熱管布置和排列問距 常用換熱管規(guī)格有 ф192 mm 、 ф252 mm 、 ф25 mm 。 a 碳鋼 價格低，強度較高，對堿性介質(zhì)的化學(xué)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(yīng)用是合理的。 ② 在運行溫度較高的換熱器中，應(yīng)盡量減少熱量損失，而對于一些制冷裝置 ,應(yīng)盡量減少其冷量損失。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(yīng)力。 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。 固定管板式換熱器 1— 封頭； 2— 法蘭； 3— 排氣口； 4— 殼體； 5— 換熱管； 6— 波形膨脹節(jié)； 7— 折流板（或支持板）； 8— 防沖板； 9— 殼程接管；10— 管板； 11— 管程接管； 12— 隔板； 13— 封頭； 14— 管箱；15— 排液口； 16— 定距管； 17— 拉桿； 18— 支座； 19— 墊片； 21— 螺栓、螺母 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計 6 適用于管壁間溫差較大或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合。 缺點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價高；浮頭蓋與浮動管板間若密封不嚴(yán)，易發(fā)生泄漏，造成兩種介質(zhì)的混合。當(dāng)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。 (3) 無毒性：不結(jié)垢，不污染介質(zhì)，也可用于食品工業(yè)。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(yīng)性強、制造材料廣泛等獨特的優(yōu)點，因而在換熱設(shè)備中仍處于主導(dǎo)地位。 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。 關(guān)鍵詞：換熱器 花生油 固定板管式 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計 4 1 概述與設(shè)計方案的選擇 概述 在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。接著，確定工藝結(jié)構(gòu)尺寸。 由于本次設(shè)計需要用冷卻介質(zhì) 循環(huán)水與花生油進(jìn)行換熱，進(jìn)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。 （ 5）編寫設(shè)計說明書 設(shè)計說明書的撰寫應(yīng)符合規(guī)范與要求。 （ 2） 工藝設(shè)計計算 包括選擇適宜的換熱器并進(jìn)行核算，主要包括物料衡算和熱量衡算、熱負(fù)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。 （ 7）油側(cè)污垢熱阻 m2 （ 2） 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 。 （ 3）每年按 330 天計，每天 24 小時連續(xù)生產(chǎn)。K /W，水側(cè)污垢熱阻 m2（注明公式及數(shù)據(jù)來源） （ 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 選擇適宜的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計 2 4 參考書 （ 1）賈紹義，柴誠敬 .《化工原理課程設(shè)計》，天津大學(xué)出版社； （ 2）陳敏恒，叢德滋等 .《化工原理》上冊，化學(xué)工業(yè)出版社出版； （ 3）匡國柱 .史啟才 .《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》； （ 4）《化工設(shè)計全書》編輯委員會 .金國淼等編 .《吸收設(shè)備》化學(xué)工業(yè)出版社； （ 5）李云飛，葛克山 .《食品工程原理》，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社；