大豆油换热器的设计Word格式.docx
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大豆油换热器的设计Word格式.docx
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二、确定物性数据10
三、计算总传热系数11
四、计算传热面积13
五、工艺结构尺寸13
1.管径和管内流速:
13
2.管程数和传热管数:
3.平均传热温差校正:
4.传热管排列和分程方法:
14
5.壳体内径:
6.折流板14
7.接管:
15
六、换热器核算15
七、设备结构图21
八、离心泵的选择21
九、设计评述23
十、参考文献24
目录
设计题目及封面…………………………………………………第1页
课程设计说明书…………………………………………………第3页
设计任务书………………………………………………………第4页
一、任务书设计方案……………………………………………第5页
1.换热器的选择…………………………………………………第5页
2.结构设计工艺流程……………………………………………第7页
3.流动空间及流速的确定………………………………………第9页
二、确定物性数据…………………………………………………第9页
三、计算总传热系数……………………………………………第10页
1.热流量…………………………………………………………第10页
2.平均传热温差…………………………………………………第10页
3.冷却水用量……………………………………………………第10页
4.总传热系数K…………………………………………………第10页
四、计算换热面积…………………………………………………第11页
五、工艺结构尺寸………………………………………………第11页
1.管径和管内流速……………………………………………第11页
2.管程数和传热管数…………………………………………第12页
3.平均传热温差校正及壳程数……………………………第12页
4.传热管排列和分程方法……………………………………第13页
5.壳体内径……………………………………………………第13页
6.折流板……………………………………………………第13页
7.接管………………………………………………………第13页
六、换热器核算…………………………………………………第14页
1.热量核算……………………………………………………第14页
2.换热器内流体的流动阻力…………………………………第17页
3.换热器主要结构尺寸和计算结果…………………………第18页
4.主要参数说明………………………………………第18页
七、设备结构图……………………………………………………第19页
八、离心泵的选择…………………………………………………第19页
九、设计评述……………………………………………………第21页
十、参考文献……………………………………………………第22页
《食品工程原理》课程设计说明书
设计题目:
食品工程原理课程设计由说明书和图纸两部分组成。
设计说明书为打印稿,包括所有论述、原始数据、计算、表格等,设计说明书一般不少于3000字,设计(论文)任务书装订于说明书的前页,其设计说明书具体书写格式及内容如下:
1、标题页
2、设计任务书
3、目录
4、设计方案简介
5、工艺流程草图及说明
6、工艺计算及主体设备设计
7、辅助设备的计算及选型
8、设计结果概要或设计一览表
9、对本设计的评述
10、附图(带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图)
11、参考文献
12、主要符号说明
《食品工程原理》课程设计任务书
一.设计题目:
冷却大豆油的换热器设计.
二.设计任务:
用水将脱色后的大豆油冷却。
三.设计条件:
1.大豆油:
处理量=(学号后两位数字)×
500kg/h=12*500=6000kg/h。
脱色后的油温为100℃,要求冷却到40℃,压强降:
<101.3kPa。
2.冷却水:
进口温度:
15℃、出口温度:
35℃
,压强降:
以上设计还要求选用一台合适的离心泵,完成相应的生产任务。
管路布置如图(参考图),已知泵进口段管长L进=5米,泵出口段管长L出=15米。
(均不包括局部阻力损失。
局部阻力:
底阀1个,标准90°
弯头3个,球心阀1个)
设计基本内容主要包括:
①设计方案简介:
对给定或选定的工艺流程,主要设备的型式进行简要论述。
②主要设备的工艺设计计算:
工艺参数的选定,物料衡算,热量衡算,工艺设计计算,设备的结构设计计算等。
③辅助设备的选型:
典型辅助设备主要工艺尺寸的计算,设备规格型号的选定。
④主要设备的工艺条件图:
图面应包括设备的主要工艺尺寸,技术特性表和接管表。
⑤编写设计说明书:
要求设计说明书书写规范,表达完整、清晰。
设计计算说明书的内容应包括:
封面;
目录;
课程设计任务书;
设计方案的确定(包括方案的比较、分析和论证);
流程示意图;
设计计算说明;
设计结果概要(主要设备的尺寸,各种物料的量和状态,能耗指标,设计时规定的操作参数及附属设备的规格、型号和数量);
对设计的评述及有关问题的分析和讨论;
参考文献目录等。
二、设计完成工作量
换热器的设计具体内容:
确定设计方案;
换热器类型的选择,换热器内流体流入空间的选择。
传热面积的计算;
管数、管程数及管子排列,管间距的确定;
壳体直径及壳体厚度的确定。
换热器尺寸的确定及有关构件的选择,换热器流体阻力的计算及其输送机械的选择,绘制流程图及换热器的装配图(A3图纸1张),编写设计说明书。
一、任务书设计方案
方案简介:
列管式换热器称管壳式换热器,是化工生产中应用最为广泛的一种换热设备,结构简单坚固,耐高压,可靠程度高、适应性强,制造材料范围广;
单位体积所具有的传热面积大并传热效果好;
而且种类多,型号全,制造工艺比较成熟。
因此在石油、化工生产中.尤其是高温高压等大型换热器的主要结构形式。
因此,本次设计就对传热过程所用设备——列管式换热器进行一次选型设计。
列管式换热器抗结构可分为固定管板式,浮头式、U形管式三种类型。
选用时可根据应用条件的不同及各自的优缺点设计适宜的换热器。
要设计一个较完善的换热器,除了能满足传热方面的要求外,还力求传热效率高,体积小、重量轻、消耗材料少,制造成本低,清洗维护方便和操作安全等。
因此列管式换热器的设计,首先必须根据化工生产工艺条件的要求通过化工工艺计算,确定换热器的传热面积,同时选择管径、管长,决定管数,管程数和壳程数,然后进行机械选型设计。
列管换热器选型设计过程已有成熟的资料,具体步骤如下:
(1)根据流体的物性及生产工艺条件的要求,确定流体通入的空间。
(2)确定流体在换热器两端的温度,选择列管换热器的型式。
(3)计算流体的定性温度,确定流体的物性数据。
(4)根据传热任务计算热负荷。
(5)依对流传热系数a2和a1,确定污垢热阻Rs2和Rsl。
再计算总传热系数K计。
据总传热系数的经验值范围,或按实际情况,选定总传热系数K选值。
(6)通过化工工艺计算,由总传热速率方程Q=KSΔtm初步算出传热面积S,并确定换热器的基本尺寸按系列标准选择设备规格。
(7)计算管程、壳程
(8)计算初选设备的管、壳程流体的压强降,如超过工艺允许的范围,需调整流速,再确定管程数或折流板间距,或选择另一规格的换热器,重新计算压降直到压强降满足要求为止。
以上设计过程还要牵涉到大量公式,其具体计算式子可以参考文献[1]。
两流体温度变化情况:
热流体大豆油的入口温度100℃,出口温度40℃;
冷流体(循环水)进口温度15℃,出口温度35℃。
由于两流体的温度不同,所以使管束和壳体的温度也不一样,因此它们的热膨胀程度也有差别。
列管式换热器中,由于冷热两流体温度不同,使壳体和管束的温度也不同。
因此它们的热膨胀程度也有差别。
若两流体的温度相差较大时,就可能由于应力而引起设备的变形,甚至弯曲和断裂,或管子从管板上松脱,因此必须采用适当的温差补偿措施,消除或减小热应力。
根据采取热补偿方法的不同,列管换热器可分为以下几种主要型式:
(1)固定管板式。
所谓固定管板式,即两端管板和壳体连接成一体的结构形式,因此它具有结构简单和造价低廉的优点,但壳程清洗困难,因此要求壳方流体应是较清洁且不容易结垢的物料。
当两流体的温度差较大时,应考虑热补偿。
而具有补偿圈(或称膨胀节)的固定管板式换热器,即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈,当外壳和管束膨胀不同时,补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩),以适应外壳和管束的不同热膨胀。
此法适用于两流体温度差小于120℃壳程压力小于60MPa的场合。
(2)U形管换热器。
U形管换热器每根管子都弯成U形,管子两端均固定在同一管板上,因此每根管子可以自由伸缩,从而解决补偿问题。
这种型式换热器的结构也较简单,质量轻,适用于高温和高压的情况。
其主要缺点是管程清洗比较困难;
且因管子需一定的弯曲半径,管板利用率较差。
(3)浮头式的换热器。
浮头式换热器两端管板中有一端不与外壳固定连接,该端称为浮头,这样当管束和壳体因温度差较大而热膨胀不同时,管束连同浮头就可在壳体内自由伸缩,而与外壳无关,从而解决热补偿问题。
另外,由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的,因此管束可以从壳体中抽出,便于清洗和检修。
所以浮头式换热器应用较为普遍,但结构比较复杂。
金属耗量多,造价较高。
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。
热流体进口温度100℃,出口温度40℃,冷流体(循环水)进口温度15℃,出口温度35℃。
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。
一般换热器都用金属材料制成,其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器;
不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外,奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料;
铜、铝及其合金多用于制造低温换热器;
镍合金则用于高温条件下;
非金属材料除制作垫片零件外,有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器,如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等。
2.结构设计工艺流程
哪一种流体流经换热器的管程,哪一种流体流经壳程,下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。
(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内,以便于清洗管子。
(2)腐蚀性的流体宜走管内,以免壳体和管子同时受腐
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- 豆油 换热器 设计