【正文】 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 。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 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。 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。 (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。 (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。 (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。 (2) 腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時(shí)受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。 流徑的選擇： 在具體設(shè)計(jì)時(shí)考慮到盡量提高兩側(cè)傳熱系數(shù)較小的一個(gè)，使傳熱面兩側(cè)傳熱系數(shù)接近；在運(yùn)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、殼程的決定應(yīng)做到便于清洗除垢和修理，以保證運(yùn)行的可靠性。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價(jià)也比浮頭式的低；管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。 填料函式換熱器其特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是黨環(huán)熱管與殼體間有溫差存在，殼體或環(huán)熱管膨脹時(shí)，互不約束，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可以從殼體內(nèi)抽搐，便與管內(nèi)管間的清洗。其缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗困難；喲由于管子需要一定的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束最內(nèi)程管間距大，殼程易短路；內(nèi)程管子壞了不能更換，因而報(bào)廢率較高。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與 U 型環(huán)熱管由溫差時(shí)，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 6 頁 不同的熱 膨脹時(shí)，用使用管子于管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。以下根據(jù)本次的設(shè)計(jì)要求，介紹幾種常見的列管式換熱器。其缺點(diǎn) 是體積龐大且不能完全避免兩種流體的混合。當(dāng)蓄熱體與熱流體接觸時(shí)，從熱流體處接受熱量，蓄熱體溫度升高后，再與冷流體接觸，將熱量傳給冷流體，蓄熱體溫度下降，從而達(dá)到換熱的目的。 蓄熱式換熱器又稱回流式換熱器或蓄熱器。該類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，適用于冷、熱流體允許直接接觸和混合的場合。 直接接觸式 換熱器又稱混合式換熱器。該類換熱器換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 5 頁 適用于冷、熱流體不允許直接接觸的場合。 間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。 按用途它可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。 二、設(shè)計(jì)方案簡介 換熱器是化工、石油、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。 (2)繪制列管式換熱器的裝配圖。換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 1 頁 設(shè)計(jì)題目：換熱器的設(shè)計(jì) — 水冷卻牛奶 設(shè) 計(jì) 者 ： 班級 ：食品 1001 姓名 : 張紅梅 學(xué)號 :20213248 班級 ：食品 1002 姓名 : 王清 學(xué)號 :20213277 指導(dǎo)教師：李鳳 設(shè)計(jì)成績：進(jìn)度 說明書 圖紙 總分 日 期： 年 月 日 西南科技大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 2 頁 目 錄 一設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)條件…………………………… 4 設(shè)計(jì)題目……………………………………… 4 設(shè)計(jì)條件……………………………………… 4 設(shè)計(jì)任務(wù)……………………………………… 4 二設(shè)計(jì)方案簡介…………………………………… 4 ………………………………………… 4 換熱器類型的選擇…………………………… 5 流徑的選擇…………………………………… 7 設(shè)計(jì)流程圖 ………………………………… 7 三．確定設(shè)計(jì)方案………………………………… 8 …………………………… 8 ………………………… 9 …………… ……………………… 9 ………………………………… 9 四．計(jì)算總傳熱系數(shù)……………………………… 10 計(jì)算熱負(fù)荷…………………………………… 10 冷卻水的用量………………………………… 10 平均溫差……………………………………… 10 估算傳熱面積………………………………… 11 初選換熱器規(guī)格 ……………………………… 11 換熱器的設(shè)計(jì) 水冷卻牛奶 第 3 頁 五、核算總傳熱系數(shù) ……………………………… 11 管側(cè)傳熱系數(shù)…………………………………… 11 殼側(cè)傳熱系數(shù)………………………………… … 12 污垢系數(shù)………………………………………… 12 總傳熱系數(shù)……………………………………… 13 面積裕度………………………………………… 13 管壁溫度………………………………………… 13 六、核算壓強(qiáng)降 ……………………………………… 14 管程壓強(qiáng)降： ………………………………………