化工原理课程设计任务书

（封面）

XXXXXXX学院

化工原理课程设计任务书

题目：

院（系）：

专业班级：

学生姓名：

指导老师：

时间：年月日

目录

1、工艺生产流程线 (4)

2、流程及方案的说明和论证 (4)

3、换热器的设计计算及说明 (5)

4、计算校核 (6)

5、设计结果概要表 (9)

6、设计评价及讨论 (11)

参考文献 (11)

附图：主体设备结构图和花版设计图

化工原理课程设计任务书

一、设计题目：列管式换热器设计。

二、设计任务：将自选物料用河水冷却至生产工艺所要求的温度。

/d；

三、设计条件：1.处理能力：G=29*300 t

物料

2. 冷却器用河水为冷却介质，考虑广州地区可取进口水温度为

20～30℃；

3.允许压降：不大于105 Pa；

4.传热面积安全系数5~15%；

5.每年按330天计，每天24小时连续运行。

四、设计要求：1.对确定的工艺流程进行简要论述；

2.物料衡算、热量衡算；

3.确定列管式换热器的主要结构尺寸；

4.计算阻力；

5.选择适宜的列管式换热器并进行核算；

6.用Autocad绘制列管式冷却器的结构图（3号图纸）、花板布

置图（4号图纸）。

7.编写设计说明书(包括：①封面；②目录；③设计题目（任务

书）；④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计

算及说明（包括校核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要

表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。)

备注：参考文献格式：

期刊格式为：作者姓名.出版年.论文题目.刊物名称.卷号（期号）：起止页码

专著格式为：作者姓名.出版年.专著书名.出版社名.起止页码

例：潘继红等.管壳式换热器的分析和计算.北京：科学出版社，1996,70～90 陈之瑞，张志耘.桦木科植物叶表皮的研究.植物分类学报,1991,29（2）:127～135

1.工艺生产流程：

物料通过奶泵被送入冷却器后，经管盖进行多次往返方向的流动。冷却后由出料管流出，不合格的物料由回流阀送回冷却器重新冷却，直至符合要求。经过处理的河水由冷却器的进口管流入，由出口管流出，其与牛奶进行逆流交换热量。

牛奶灭菌后温度高达110～115℃，然后进行第一阶段的冷却，冷却到均质温度55～75℃，而后进行均质。无菌均质后，牛奶经过第二阶段的冷却，最终由冷却水冷却至所需的出口温度。本实验所设计的就是第一阶段冷却的列管式换热器。

2．流程及方案的说明和论证

2．1 设计方案的说明和论证 1.确定流程；

2.计算定性温度以确定物性数据；

3.计算热负荷；

4.按纯逆流计算平均传热温差，然后按单壳程多管程计算温度校正，如果温差 校正系数小于0.8，应增加壳程数；

5.选择适当的总传热系数K 以估算传热面积；

6.计算冷却水用量；

7.确定两流体流经管程或壳程，选定管程流体速度，由流速和流量估算单程管的管子根数，由管子根数和估算的传热面积，估算管子长度和直径，再由系列标准选用适当型号换热器。 8.传热管排列和分程方法；

9.计算壳体内径和折流板间距、折流板数；

10.计算管程和壳程压力降，要求不大于105Pa 。 11.计算管内传热膜系数； 12.计算壳程流体传热膜系数；

13.确定污垢热阻，计算总传热系数，如果相差较多，应重新估算；

14.计算传热面积安全系数，必须满足5％－15％的安全度，若不在此范围内，则要再改数据再试算，直到符合要求；

2．2 确定设计方案及流程 2．2．1 选择物料

本实验选择牛奶作为热流体，选择没经过处理的河水作为冷流体. 2．2．2 确定两流体的进出口温度

热流体的进出口温度分别为1100C 、55℃； 冷流体的进出口温度分别是200C 、30℃。 2．3．3 确定流程

由于牛奶黏度大，对流传热系数较大，若流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的传热速率下降，同时，为便于清洗污垢，热流体牛奶应该走管程；冷流体应走壳程。

2．3．4 换热器类型的选择

从两流体的温度来看，该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温之差较大，因此初步确定选用浮头式式换热器

3．设计计算及说明

3．1 定性温度

管程流体的定性温度为：

11055

82.52

m T +=

=℃

壳程流体的定性温度为：

2030

252

m t +==℃

3

3.3

估算传热面积 (1)热负荷

牛奶的流量为 由于牛奶的流量过大,一个换热器处理不了.因此需要用几个换

热器并联起来.本实验选择15个换热器并联,则每个换热器的流量为:

牛奶的热负荷为:

河水的流量为:

（2）平均传热温度

按逆流计算得

1t ∆=110-30=80℃ 2t ∆=55-20=35℃

2121

3580

54.435

ln ln

80m t t t t t ∆-∆-∆=

==∆∆℃ （3）平均传热温差校正系数：

11055

5.53020R -=

=-

30200.1111020P -==-

根据查表得：0.920.8t ϕ∆=> 所以两流体的平均温差m t ∆=0.92⨯54.4=50.01℃ （4）传热面积

假设K=750w/m 2·℃，则估算的传热面积为：

3．4 工艺结构尺寸 （1） 径和管内流速

选用管径为ф25×2.5较高级传热管， 取管内流速u i =0.75 m/ s 。 （2） 管程数和传热管数

λ=6 m ，则

4．设计核算

4．1

管程流体压强降

管程流体流通截面积

管程流体流速:

雷诺数: