食品工程原理设计说明书

.精品食品工程原理课程设计说明书高温灭菌后牛奶所需冷却器的设计姓名：学号：班级：2.精品目录一、设计意义-------------------------------------------------------------------------2二、主要参数及符号说明说明----------------------------------------------------3三、设计计算-------------------------------------------------------------------------41、确定设计方案------------------------------------------------------------------42、确定物性数据------------------------------------------------------------------43、计算总传热系数---------------------------------------------------------------54、计算传热面积------------------------------------------------------------------55、工艺结构尺寸------------------------------------------------------------------56、换热器核算---------------------------------------------------------------------86.1热量核算--------------------------------------------------------------------86.2换热器内流体的流动阻力----------------------------------------------106.3换热器主要结构尺寸和计算结果总表-------------------------------117、离心泵的选择------------------------------------------------------------------12四、参考文献--------------------------------------------------------------------------12.精品一、设计意义换热器的目的在于换热，在于节约公司生产成本或达到更好的产品，一个好的设计不仅源自于好的设计理念，设计者的学习素养也必不可少。我们现在就处于培养自己学术水平和学习习惯的阶段。通过本次课程设计，培养我们学生多方位、综合的分析考察工程实际问题的能力。主要体现在以下几个方面：（1）提高团队意识。一个好的设计往往都是由于一个团队的不懈努力，通过这次设计的机会大家在一起交流一起努力，提出问题并共同解决，不仅提高了工作的效率也增强了大家的感情。（2）设计的表达能力。工程设计完成后，往往交付他人实施或与他人交流，因此，在工程设计和完成过程中，都需要将设计的理念、理想、设计过程和结果用文字、图纸和表格的形式表达出来。只有完整、流畅、正确地表达出来的工程设计的内容，才可能被他人理解、接受，顺利付诸实施。（3）资料的查阅、收集、整理和分析的能力。要科学、合理、有创新地完成一项设计，往往需要各种数据和相关资料。因此，资料、文献和数据的查找、收集是工程设计必不可少的基础工作。（4）工程的设计计算能力和综合评价的能力。为了使设计合理要进行大量.精品的工艺计算和设备设计计算。.精品计算结束以后还要在一起评价设计的优缺点，并改进。使设计尽量完美。通过本设计不仅可以进一步巩固所学的相关知识，提高学生学以致用的综合能力。尤其对传热学、流体力学等相关课程的熟悉，同时还可以培养学生尊重科学、注重实践和学习严谨、作风踏实的品格。为以后走上工作岗位打下坚实而且可靠的基础。二、主要参数及符号说明主要参数：处理能力：1000kg/h设备类型：浮头式换热器操作条件：冷却介质：入口温度：14℃，出口温度：20℃果浆：入口温度：50℃，出口温度：20℃主要符号：.精品三、设计计算牛奶加工过程中，需要将高温灭菌后的牛奶进行冷却。现需将流量为1000kg/h的牛奶从温度50℃冷却至20℃，以河水为冷却介质，可取进水温度为13~26℃，要求换热器的管程和壳程压强降均不大于60kPa。已知牛奶的粘度为2.12mPa·s（35℃）。现需一台换热器满足以上的要求。1、确定设计方案本设计将牛奶冷却，使用天然的河水作为冷却介质，河水为较易结垢的物质，.精品所以应该选用浮头式换热器，浮头式换热器两端的管板有一端可以沿轴向浮动，这种结构不仅完全消除了热应力，而且整个管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修。.精品2、确定物性数据定性温度：可取流体进出口温度的平均值。壳程牛奶的定性温度为：502035()2T℃管程冷却水的定性温度为：142017()2T℃牛奶在35℃下的有关物性数据：003m1110010293.830.560.00212pkgmCkJkgwmKpas冷却水在17℃下的物性数据：113m11111998.74.1850.59120.0010945pkgmCkJkgwmKpas3、计算总传热系数（1）热流量0000××10003.83(5020)31.9()3600pkWQwCt.精品（2）平均传热温差(5020)(2014)14.95020ln2014mt℃（3）冷却水用量313011h31.9101.2745724.18510(2014)mkgskgQCpt=4、计算传热面积根据经验值假设K值取280，则估计的换热面积为：30231.9107.6528014.9mQAmKt考虑外界因素影响，取实际传热面积为估算的1.15倍，则实际传热面积为：21.158.8pAAm5、工艺结构尺寸的设计1、选用ф25mm×2.5mm的碳钢管为传热管，管内流速取u=1m/s。2、管程数和传热管数依据传热管内径和流速确定单程传热管数：45723600998.74220.7850.0214VNsdiu单程长度：08.8283.140.0254psALmdN.精品按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，采用标准管设计，现取传热管长L=6m，则该换热器的管程数为：2846pLNl管程传热管总根数：n=4×4=16根3、平均传热温差校正及壳程数平均温差校正系数：50-20=520-14R20140.25020P按单壳程多管程结构，查图得：t0.85由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。平均传热温差：0.8514.912.67mmttt℃.精品4、传热管排列和分程方法采用正方形错列：管心距0t1.25dt1.252531.2532mm隔板中心到离最近一排管中心的距离：32662222tSmm5、壳体内经管板利用率0.5161.051.05321900.5NDtmm圆整并根据常用取D=300mm6、折流板的选取采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内经的25%，则切去的圆缺高度为：0.2530075Hmm板间距：0.4150hDmm折流板数目：6-1=-1=390.15bN传热管长个传流板间距7、其他附件.精品拉杆数量与直径按表选取，本换热器壳体内经为300mm，故：拉杆直径为12，拉杆数量不得少于4。6、换热器核算6.1热量核算1、热量核算（1）壳程对流传热系数当量直径：220220440.0320.7850.0254d0.0273.140.025etdmd壳程流通截面积：0200.02510.150.310.00980.032dShDmt壳程流体流速：0100036001029u0.0280.0098ms雷诺数：e0.020.0281029R271.80.00212普兰特准数：33r3.83102.1210P14.50.56粘度校正：0.140.95w因为Re500所以选取凯恩公式：.精品0.140.507130r10.5RePwd0.5071320.560.5271.814.50.955560.02wmK2、管程对流传热系数：管程流体流通截面积：2221116160.7850.020.00127444Sdm管程流体流速：145723600998.71.00.00127mus雷诺数：0.021998.7Re18249100000.0010945普兰特准数：334.185101.0945107.750.5912rp10.80.4110.023Reprd0.80.420.59120.023182497.7539550.02wmK查表可知污垢热阻：管内侧污垢热阻：2110.000176RmkkW管内侧污垢热阻：2100.00058RmkkW传热系数：01000111011mKedRdbdRddd.精品21335.870.0250.0001760.0250.00250.02510.0005839550.020.0245.30.0225556wmK计算传热面积为：31231.9106.4335.8714.9cmQAmKet换热器的实际传热面积为：0163.140.02567.54pAndl面积裕度：7.546.417.8%6.4pccAAA传热面积裕度合适（15%~20%），该换热器能够完成生产任务6.2、换热器内流体的流动阻力（1）管程流体阻力12tspspppNNF1.4sF5pN1sN216998.710.045992.220.022lupd222998.71331498.0522up5992.21498.051.45152431.7560tpKpa管程阻力在允许范围之内。（2）壳程阻力12ssspppFN1.15Fs1Ns201012cbupFfnN0.4F（转角正方形）39bN.精品由于0000.0250.028998.7Re6385000.0010945du所以：0.228005.0Re1.15f1.19164.76cn21998.70.0280.41.154.764034.292ppa折流板缺口的阻力：20223.52bhupND220.15998.70.028393.538.620.3234.2938.621.1583.8560spkpa壳程阻力在允许范围之内。附表1换热器主要结构尺寸和计算结果参数管程壳程流量/（Kg/h)45721000进（出）口温度/℃14（20）50（20）压力/kPa520.39物性定性温度/℃1735密度/Kg/m3998.71029定压比热容/[kJ/(kg/4.1853.83.精品℃)]黏度/Pa·s0.00109450.00212热导率/[W/(m·℃)]0.59120.56普朗特数7.7514.5