化工原理课程设计报告1

（封面）

XXXXXXX学院

化工原理课程设计报告

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 (10)

6、设计评价及讨论 (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或自选热源加热至生产工艺所要求的温度。

三、设计条件：

1．处理能力G = 学生学号最后2位数×300 t物料/d；

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℃；加热器用热水或水蒸汽为热源，条件自选。

3．允许压降：不大于105Pa；

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。

三、设计要求：1.对确定的设计方案进行简要论述；

2.物料衡算、热量衡算；

3.确定列管式冷却器的主要结构尺寸；

4.计算阻力；

5.选择适宜的列管换热器并进行核算；

6.用Autocad绘制列管式换热器的结构图(3号图纸)、花板布置

图(3号或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。)

四、设计进度安排：二周内完成（按10个工作日计算）

设计阶段内容工作日

1 准备布置任务、现场参观，老师介绍有关情况，借阅资料0.5

2 拟定设计方案阅读有关资料，确定自己的流程及设计方案、步骤 2.0

及设计步骤

3 设计计算进行具体计算并调整 3.0

4 编写说明书整理计算结果并绘图 4.0

5 交流总结0.5

备注：参考文献格式：

期刊格式为：作者姓名.论文题目.刊物名称, 出版年,卷号(期号)：起止页码

专著格式为：作者姓名.专著书名.出版社名,出版年,起止页码

例：潘继红等. 管壳式换热器的分析与计算. 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。生产操作中，利用5台该装置并联，可实现大流量生产。

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.计算壳程流体传热膜系数；

11.计算管程流体流速，若结果与前面设定的流速不接近，则要从头在设定一个速度，再开始算过，直到两者相互接近；

12.计算管内传热膜系数；

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.壁温核算，结果如果大于50℃，要设置温差补偿装置；如果超过105Pa ，则要从头开始再设数据算，直到结果不大于105Pa 为止。17.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；

15.计算壳程接管内径，选取壳程流体进出口接管规格； 16.计算管程接管内径，选取管程流体进出口接管规格；

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1150C 、60℃； 冷流体的进出口温度分别是200C 、30℃。 2．3．3 确定流程

由于牛奶是被冷却的流体，黏度大，在有折流板的壳程流动时容易达到湍流，同时，为便于清洗污垢，热流体牛奶应该走壳程；冷流体应走管程。 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，而牛奶温度高达115℃，考虑到这一因素， 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：

5.872

60

115=+=

m T ℃ 壳程流体的定性温度为：

2030

252

m t +==℃ 3