牛奶列管式换热器

4.42总传热系数

1.1牛奶冷却列管式换热器的设计设计条件

1.2在灭菌后牛奶的冷却过程中，牛奶由70℃降至25℃,牛奶流量为14600kg/h,压力为

0.6MPa冷却介质采用稀盐水（冷盐水的相关特性数据可参考水的物性数据）盐水进口温度为10℃,o出口温度为20℃要求

1.

31.设计一台列管式换热器完成各自生产任务；

2.提交设计计算说明书一份，（应包括目录、设计计算任务书、设计方案的确定、确定物性参数、计算总传热系数、计算传热面积、确定工艺结构尺寸、换热器核算、参考文献资料等须打印）；3,绘制列管式换热器的装配图（可附在设计计算书后面）；

4.注意收集、阅读参考资料，形成设计方案；

5.提交日期第16周星期四主要参考资料

1.4夏清，陈常贵主编，姚玉英主审.化工原理，天津大学出版社，2005,1华南理工大学化工原理教研组，化工过程及设备设计，华南理工大学出社，1995化工设备的选择与工艺设计，中南工业大学出版社.1992—丛德滋等.化工原理详解与应用，化学工业出版社.2002,7,151-158张承翼，李春英.化工工程制图，化学工业出版社..1997张桂昭，三效逆流加料蒸发器的设计，化工设计.1996

（6）6-10蒋迪清等，食品通用机械与设备，华南理工大学出版社，2001,7,111-13各类化学工程学报、期刊、化工设备手册及其化工机械设备产品广告12345678n1J1J]111J1Jn2选择方案的确定选择换热器的类型

1.1冷、热两流体的温度、压力不高，温差不大，因此初步确定采用固定管板式换热器流动空间及流速的确定

2.2由于循环牛奶较易结垢，为便于清洗，应使牛奶走管程，空气走壳程选用O25mmX

2.5mm的碳钢管，初定管内流速%=

1.5m/s3确定物性参数壳程冷盐水定性温度T=20+10/2=15°C密度定压比热容导热系数黏度物料kJ/kg-°c w/m-°c管程牛奶定性温度t=70+25/2=

47.5℃牛奶

47.5℃冷盐水15℃4计算总传热系数热流量

4.1』.纯=Qi=11114600x

3.77x70-25=

2.48x106kj/h=688kw

4.2平均传热系数冷却牛奶用量

4.3冷却冷盐水用量

4.4总传热系数

4.5k管程传热系数

4.

5.1壳程传热系数

4.

5.2先假设壳程传热系数为a=1500w/m

2.Qc污垢热阻为R=

1.72x10-4w/m2-°c R=

1.76x10-4w/m2-°csi s0管壁的导热系数为k=45w/m-°c1^b・d Di-4k-d amo=

664.89w/n・°c

0.025I”s.

40.

0250.0025x

0.025-._ir

43252.6x

0.

020.0245x

0.022515005计算传热面积考虑15%的面积裕度S=115%xS=L15x35・56=41m26工艺结构尺寸管径和管内流速

6.1选用中25nlmX

2.5mm的传热管（碳钢），初取管内流速％=

1.5m/s管程数和传热管数

7.2依据传热管内径和流速确定单程传热管数按单程管计算，所需的传热管长度为取L=6m,管程数为4（）146x14（）（）（）管内流速u-=------------=——13*36_=o.56m/s1H,

20.785x

0.022x224，di平均传热温差校正及壳程数

6.3平均传热温差校正系数平均传热温差A=Ov-Atm=1・°5X

29.1=

30.6OC传热管排列和分程方法

7.4采用组合排列法，即每程内按正三角形排列，隔板两侧采用正方形排列取管心距t=l.4to,则横过管束中心线的管数壳体内径

8.5采用多管程结构，取管板利用率n=

0.7,则壳体内径为圆整可取D=500nlm折流挡板

9.6采取弓形折流挡板，取弓形折流挡板圆缺高度为壳体内径的35%,则切去的圆缺高度为h=

0.35x500=175mm取折流挡板间距B=

0.6x D则B=

0.6x500=300mm传热管长6000折流挡板数为N=------------------------------1=-----------1=19块折流挡流挡板b300接管

6.7壳程流体进出口接管取接管内冷盐水流速为Uj=Lm/s____l4x

5.92x

104998.2x3600管内径为d,=

0.021mp.,-V

3.14x1u圆整后可取内径为210mm管程流体进出口接管取接管内循环水流速u=

1.0m/s24x14600管内径为d=A1030x3600」\

3.14x19=007m圆整后取内径70mm7换热器核算热量核算

7.1壳程对流传热系数

7.

1.1对圆缺形折流挡板，可采用克恩公式a=

0.36xAxRe『5xPr%xE2dCVw

0.14由正三角形排列得当量直径壳程流通截面积S=B・D1—4=

0.3X

0.5X1-生=

0.042IT°t

0.035壳程流体流速及雷诺系数分别为普兰特数j=3必学1=

7.02葭

59.85x10-2黏度校正」L°』4二1Pw管程对流传热系数

7.

1.2QQ_17管程流通截面积S尸

0.785x

0.022x———=

0.011m

212146003.77x IO*普兰特数Pr==

13.

10.QQ212管程流体流速u.=3600x1006310_Q36m/s,

0.011传热系数

7.

1.3传热面积

10.

1.4该换热器的实际面积为:该换热器的面积裕度为该换热器能完成任务换热器内流体的流动阻力

7.2管程流动阻力

7.

2.1由R=

3498.1,传热管相对粗糙度%=.005,查莫迪图的20Xi=

0.035w/m-°c,流速%=

0.36m/s,p=1030Kg/m3,所以管程流动阻力在允许范围之内壳程流动阻力

7.

2.2流体流经管束的阻力流体流经折流挡板缺口的阻力总阻力为ZAp=

8.8+

8.l=

16.9kpao壳层流动阻力在合理压力降范围内8设计结果表8-1设备名称牛奶冷却列管式换热器形式固定板管式换热器换热面积

35.43m2工艺参数序号名称单位壳程1物料名称冷盐水牛奶2操作压力Kpa

8.

18.83℃10进/20出70进/25出操作温度流量Kg/h592001460045密度Kg/m

3998.210306比热容Kj/kg-℃

4.

1833.7707平均温差℃

30.68传热系数W/m2•℃

664.899程数1410材质碳钢碳钢11直径mm500025X

2.512长度mm600013压降kpa

8.

18.81488根,

32.5mm,△排列管子规格1519块，单弓形、立式，间距300mH1,切口高度35%折流挡板规格16说明1参照标准《固定挡板式换热器型式与基本参数》JB/T475-929设计心得通过回顾此次的整个设计过程，整体相对满意，不仅按照要求设计出了所需的固定管板式换热器，还掌握了绘图的一席技巧，学到了许多的只是当然在最初的设计过程中我还是遇到了不少的困难，在最初固定管板式换热器的选取，以及选取后在工艺流程设计中都遇到了许多的问题，其中在确定好了设计方案后，在数据的算取中就重复试验了好多次才算出了符合的数据，在绘图工程中也是经过了反反复复的修改才最终绘出了设计图当然通过对固定管板式换热器的设计，我学会了许多工艺设计的基本方法知道了如何根据设计要求的确定工艺设备，并学会了如何去查找相关资料，根据资料确定出工艺流程中的各项工艺参数及数据，通过核算以确定是否满足设计要求然后在绘图的过程中，我更全面的了解到了固定管板式换热器的结构，从开始头脑中一点的模糊慨念都没有到最终将固定列管式换热器绘制出来，整个过程让我对固定管板式换热器有了无比深刻的认识最后在此次的设计中虽然都是独立完成的，但是在设计的过程中还是少不了同学们的帮助，这让我和同学们之间的感情更加深刻，也给我留下了一段美好的记忆参考文献L1］夏清、陈常贵主编，姚玉英主审，化工原理，天津大学出版社，2005,1［2］华南理工大学化工原理教研组，化工过程及设备设计，华南理工大学出版社.1995［3］化工设备的选择与工艺设计，中南工业大学出版社.1992［4］丛德滋等，化工原理详解与应用，化学工业出版社.2002,7,151-158［5］张承翼李春英，化工工程制图，化学工业出版社.1997［6］张桂昭，三效逆流加料蒸发器的设计，化工设计.199666-10［7］蒋迪清等，食品通用机械与设备，华南理工大学出版社，2001,7,111-13［8］各类化学工程学报、期刊、化工设备手册及其化工机械设备产品广告致谢首先要感谢我的指导老师，没有老师悉心指导，我肯定完成不了此次的设计过程，老师让我从无到有，从一开始的完全不会到最后成功的设计出方案，老师都取到了至关重要的作用，然后是各位同学们，在我不甚了解的地方，都是和他们一起讨论、一起解决，这不仅让我们学到知识，更让我们增进了友谊谢谢在此次综合实习中帮助过我的朋友们！。