文档介绍：食品工程原理
课程设计说明书
米糠油冷却用列管式换热器的设计
姓名：马坦
学号： 201111010704
班级：食工1107
2013年12月13日
一、设计依据及指导思想 3
二、主要参数说明 3
三、设计计算 5
1、确定设计方案 5
2、确定物性数据 5
3、计算总传热系数 6
4、计算传热面积 7
5、工艺结构尺寸 7
6、换热器核算 9
1）热量核算 9
2）换热器内流体的流动阻力 11
3）换热器主要结构尺寸和计算结果总表 13
7、离心泵的选择 13
四、设计结果 16
五、参考文献 16
一、设计依据及指导思想
换热器广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。在食品工业中
的加热、冷却、蒸发和干燥的单元操作中，我们也经常见到换热器应用于食品物料的加热或冷却。
在众多类型的换热器结构中，管壳式换热器应用最为广泛，因此要根据特定的工艺要求设计合理的换热器，以满足不通场所的需求。
断冲慢性断涔头,掖
图1浮头式换热器
选择换热器时，要遵循经济，传热效果优，方便清洁，符合实际需要等原则。换热器分为几
大类：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套管式换热器，螺旋板式换热器，板
翅式换热器，列管式换热器等。不同的换热器适用于不同的场合。在众多类型的换热器中，浮头
式换热器应用较为广泛。它的结构简单，其优点有介质间温差不受限制，可在高温，高压下工作,
可用于结垢比较严重的场合，可用于管程易腐蚀场合，尤其是其内管束可以抽出，以方便清洗管
及壳程，管束在使用过程中由温差膨胀而不受壳体约束，不会产生温差压力，所以，首选浮头式
换热器。
二、主要参数说明
B——折流板间距，m；
C——系数，无量纲；
d 管径，m;
d一—换热器外壳内径， m
f ——摩擦系数；
F——系数；
h——圆缺高度，m；
K 总传热系数， W/(m2 •℃)；
L ——管长，m；
m 程数；
n——指数；
N——管数；
NB-―折流板数；
Nu ——怒赛尔特准数；
P 压力,Pa;
Pr——普兰特准数
q——热通量，W/m2;
Q ——传热速率， W;
r 半径，m;
R-―热阻，m2 C/W;
Re--雷诺数；
S——传热面积，m2;
t ——冷流体温度，C；
T——热流体温度，C；
u——流速，m/s;
W——质量流量，kg/s;
a——对流传热系数，w/ (m2L；C)
A ——有限差值；
入一一导热系数， w/(m?C);
心粘度, ；
p ——密度，kg/m3;
。一一校正系数；
下标
c 冷流体；
h——热流体；
i——管内；
m 平均■
o 管外；
s ?亏垢.
三、设计计算
.确定设计方案
工艺要求：
某油厂用井水将从反应器出来的米糠油从 135 c冷却到45C,井水进、出口温度分别为10 c
和30C,米糠油的流量为【学生学号最后两位数 X100+3400】 kg/h,若要求换热器的管程和壳程
压强降均不大于30kPa,试选择合适型号的列管式换热器。
(1)选择换热器的类型
两流体温度变化情况：热流体进口温度135C,出口温度45 C,冷流体(循环水)进口温度10C,
出口温度30 Co浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动。壳
体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。浮
头端设计成可拆结构，使管束能容易的插入或抽出壳体，这样为检修，清洗提供了方便。
(2)流动空间及流速的确定
由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。
的碳钢管，管内流速取 ui =/ s 。
.确定物性数据
定性温度：可取流体进口温度的平均值。
壳程米糠油的定性温度为
管程冷却水的定性温度为
135 45
2
=90(C)
10 30
2
=20(C)
根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
米糠油在90 c下的有关物性数据如下:
密度 0 =952 kg/m 3
定压比热容 Cp0 =/(kg C)-
导热系数％ =/(m C)
粘度口0 = Pa s -
循环冷却水在20 c下的物性数据：
密度丹= 定压比热容 Cpi = kJ/(kg k) •
导热系数九i =/(m k)
粘度口 i =