食品工程原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

食品工程原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、概述1、目的學(xué)會設(shè)計(jì)的步驟和方法，查閱資料，使用手冊搜索公式和數(shù)據(jù)。2、任務(wù)和時間（1）見任務(wù)書。（附頁）（2）時間為避免制圖室使用沖突，時間協(xié)商。3、步驟（1）查閱資料，擬定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2）繪圖。（3）編制說明書。4、作業(yè)檔案袋+說明書+圖紙。二、說明書的內(nèi)容和要求（一）內(nèi)容1、封皮（見附頁）2、目錄：主要項(xiàng)目（見附頁）3、設(shè)計(jì)說明（1）設(shè)備作用；（2）工藝流程示意圖；（3）選用該設(shè)備的理由、依據(jù)和優(yōu)缺點(diǎn)；（4）設(shè)備的放置型式，進(jìn)出物料口；（5）設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（6）特殊問題處理。4、工藝計(jì)算包括：熱負(fù)荷、冷卻水用量、傳熱面積、管子（尺寸、數(shù)目、排列方式）、傳熱系數(shù)和傳熱面積的校核。5、設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括：殼體的直徑、長度和厚度；管板尺寸、厚度和結(jié)構(gòu)；封頭、法蘭、接管、接管箱的結(jié)構(gòu)、尺寸和材料。6、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總（1）工藝計(jì)算：主要結(jié)果；（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：管板、法蘭、接管箱和封頭等主要尺寸。7、對設(shè)計(jì)的評價寫出本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、創(chuàng)新及不足之處。8、參考文獻(xiàn)以便審閱者查對。（二）要求1、公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明來源；2、設(shè)備及附件盡量標(biāo)準(zhǔn)化；3、主要部件應(yīng)在說明書上畫圖表示；4、說明書上應(yīng)詳細(xì)列出計(jì)算過程。三、設(shè)計(jì)圖紙1、1號圖紙包括主視圖、側(cè)視圖、節(jié)點(diǎn)放大圖，技術(shù)特性表、管口表，技術(shù)要求，明細(xì)表。2、技術(shù)要求（1）裝配的技術(shù)要求；（2）管板的技術(shù)要求；（3）折流板、支承板的技術(shù)要求。3、管口表包括冷卻水進(jìn)出口、蒸汽進(jìn)口、冷凝水出口、不凝氣排出口五個接管口的規(guī)格及用途。4、技術(shù)特性表包括工作壓力、工作溫度、物料名稱和傳熱面積。四、設(shè)計(jì)方案的確定1、確定換熱器的型式2、流體流動的空間及方向3、流速的選擇4、確定冷卻水出口溫度五、工藝計(jì)算根據(jù)任務(wù)書給出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。化工工藝計(jì)算一、一些基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的確定此次設(shè)計(jì)的物料為：管程：清潔河水殼程：飽和水蒸氣根據(jù)要求，設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如下：[注]此處數(shù)據(jù)為任務(wù)參數(shù)1.蒸汽處理量[注]此處數(shù)據(jù)為任務(wù)參數(shù)2.真空度3.當(dāng)?shù)卮髿鈮海?60mmHg4.絕對壓強(qiáng)(1)此公式：絕對壓強(qiáng)=大氣壓-真空度。P絕(1)此公式：絕對壓強(qiáng)=大氣壓-真空度。二、傳熱面積的初定在穩(wěn)定傳熱過程中，總傳熱系數(shù)隨K溫度變化不大時，根據(jù)總傳熱速率方程：(2)此公式見課本126(2)此公式見課本126式中：———換熱管外表面積，m2；———傳熱速率（熱負(fù)荷），W；———基于管外表面積的總傳熱系速，W/(m2·℃)；———平均溫度差，℃。所以，需要確定三個未知量，現(xiàn)計(jì)算如下：1.(1)此公式為計(jì)算要求。根據(jù)要求，，[1]。(1)此公式為計(jì)算要求。(2)見課本第841頁。根據(jù)P絕，查飽和水蒸氣表[(2)見課本第841頁。溫度℃絕對壓強(qiáng)kPa汽化熱kJ/kg8557.8752295.29070.136(3(3)內(nèi)插法計(jì)算公式（以溫度舉例，其他量計(jì)算方法與之相同）：設(shè)ｔ℃所求量為ｘ，t1℃所對應(yīng)的量為A,t2由于絕壓在上表兩溫度下對應(yīng)壓強(qiáng)之間，所以，采用內(nèi)插法[3]，計(jì)算該絕壓下的溫度和汽化熱。2.假設(shè)一個[4]（推薦范圍：1000~2000）(4)見設(shè)計(jì)書第11(4)見設(shè)計(jì)書第11頁表3(5)見課本第132頁公式（２－77）根據(jù)[5(5)見課本第132頁公式（２－77）將三個所求量帶入三、列管尺寸的確定１、管長列管式換熱器設(shè)計(jì)中，換熱管長度的確定，既與換熱器工藝計(jì)算和設(shè)備有關(guān)，還涉及如何合理使用管子材料的問題。所以，管長的選擇應(yīng)盡量采用我國現(xiàn)有管子材料的長度規(guī)格，或根據(jù)所選的適宜管長進(jìn)行合理地截用，避免材料的浪費(fèi)。我國常用的管長標(biāo)準(zhǔn)有1500、2000、3000、4500、6000、9000mm等。本設(shè)計(jì)管子的長度：3000mm２、管徑當(dāng)采用小直徑的管子時，換熱器單位體積傳熱面積較大，設(shè)備較為緊湊，單位傳熱面積的金屬耗用量較小，管程流體的對流傳熱系數(shù)也較高，但制造，加工較麻煩，且容易結(jié)垢，不易清洗，因此小直徑一般用于清潔流體，而大直徑的管子常用于粘性大或污垢的流體。我國列管式換熱器標(biāo)準(zhǔn)中采用的無縫碳鋼管的規(guī)格有：Φ19×2；Φ25×2.5；Φ38×2.5；Φ57×2.5(~3.5)mm等３、管材鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m.K（見化工原理書283頁）一般中、低壓列管式換熱器的列管常用含碳量低于鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m.K（見化工原理書283頁）0.25%的優(yōu)質(zhì)碳鋼的無縫鋼管，其鋼號常以20為多，這種鋼強(qiáng)度雖低些，但塑性好，焊接性能好。４、管心距t管板上兩管子中心的距離稱為管間距，用t表示。如圖：t管心距的選擇要注意滿足：t=(1.3~1.5)d0，且t(d0+6)mm５、的選擇為管束最外層管子中心距殼體內(nèi)表面距離。其選擇要滿足：=（1.0~1.5）d0，且(0.5d0+10)mm四、管程數(shù)的確定1、根據(jù)平均溫度查相關(guān)物理性質(zhì)常數(shù)(1)見課本843頁課本170頁（參考設(shè)計(jì)書22頁）焊接法：t=1.25d0脹管法：t=(1.3~1.5)d0，且t(d(1)見課本843頁課本170頁（參考設(shè)計(jì)書22頁）焊接法：t=1.25d0脹管法：t=(1.3~1.5)d0，且t(d0+6)mm采用內(nèi)插法，計(jì)算相關(guān)物理常數(shù)：λμPr(2)見課本第225頁公式（4－3a(2)見課本第225頁公式（4－3a）因?yàn)閇2]，所以３、有效長度的計(jì)算(1)參考設(shè)計(jì)書22頁，設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)值伸長量取(1)參考設(shè)計(jì)書22頁，設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)值伸長量取0.005m,管板厚取0.025m４、初算管子數(shù)５、計(jì)算單個管子的流速根據(jù)參考課本168頁，表2-13和表2-14６、設(shè)定（流速）（一般?。薄砿/s）計(jì)算管程m參考課本168頁，表2-13和表2-14推薦選用單管程根據(jù)此流速估算di此結(jié)果與選用di比較。７、殼程本次設(shè)計(jì)采用單殼程。(2)見課本第171頁五、殼體內(nèi)徑（）的設(shè)計(jì)[2](2)見課本第171頁(1)見課本第172頁表2-16。將圓整[1](1)見課本第172頁表2-16。(2)見設(shè)計(jì)書第16頁因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的是臥式換熱器，所以要求[2](2)見設(shè)計(jì)書第16頁六、確定準(zhǔn)確管子數(shù)[3](3)買坐標(biāo)紙（50*75厘米）根據(jù)前面的計(jì)算數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)采用單管程，管子(3)買坐標(biāo)紙（50*75厘米）之間按正三角形排列。真實(shí)流速：七、校核１、根據(jù)Ts下的溫度查相關(guān)物理性質(zhì)常數(shù)(4)見課本第841頁查“水的物理性質(zhì)”[4]表格，用內(nèi)插法計(jì)算所需要的相(4)見課本第841頁關(guān)物理性質(zhì)參數(shù)：μλρ2、查污垢熱阻(5)見設(shè)計(jì)書第19頁表格8查“水的污垢熱阻”數(shù)據(jù)表格[(5)見設(shè)計(jì)書第19頁表格83、計(jì)算(6)見設(shè)計(jì)書第20頁公式24[(6)見設(shè)計(jì)書第20頁公式24４、核對相關(guān)條件5、通過試差法求先假設(shè)一個與Ts相近的溫度Tw,(1)參考課本109頁公式2-37[1](1)參考課本109頁公式2-37(2)小于1(2)小于1℃滿足要求將上面的值代入下式中：(3)見課本第127頁公式2-73(3)見課本第127頁公式2-73(4)若K計(jì)=（1.1-1.25）K選，滿足。在(4)若K計(jì)=（1.1-1.25）K選，滿足。八、校核So(5)若S計(jì)=（1.1-1.25）S選，滿足。(5)若S計(jì)=（1.1-1.25）S選，滿足。至此，工藝計(jì)算部分完畢。五、作業(yè)1、設(shè)計(jì)說明書2、設(shè)計(jì)圖紙六、主要參考資料①《化學(xué)工程手冊》編輯委員會，化學(xué)工程手冊(2～5卷)，化學(xué)工業(yè)出版社；②《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》編寫組編．化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)(第3冊)，1978；③姚玉英主編，《化工原理》（新版）(上、下冊)，天津大學(xué)出版社.2003，7④楊同舟．《食品工程原理》，中國農(nóng)業(yè)出版社，2001，3；⑤蔣維鈞，戴獻(xiàn)元等．化工原理(上、下)，清華大學(xué)出版社，1998；⑥譚天恩，麥本熙等．化工原理(上、下)，化學(xué)工業(yè)出版社，1990，6。七、課后記PAGE2PAGE2食品工程原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)題目蒸汽冷凝器2.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)(1)二次蒸汽蒸汽處理量：3500kg/h3000kg/h冷凝水排出溫度：？℃（冷凝溫度下的飽和水）壓強(qiáng)（真空度）：300mmHg250mmHg200mmHg(2)冷卻水進(jìn)口溫度：20出口溫度：？（自己設(shè)定）(3)當(dāng)?shù)卮髿鈮海?60mmHg(4)換熱器熱損失：5%3.設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)計(jì)計(jì)算列管式換熱器的熱負(fù)荷、傳熱面積、換熱管、殼體、管板、封頭、管程和殼程的結(jié)構(gòu)及接管等。（2）繪制列管式換熱器的裝配圖。（3）編寫列管式換熱器的設(shè)計(jì)說明書。4.設(shè)計(jì)時間年月日~年月日設(shè)計(jì)學(xué)生指導(dǎo)教師食品工程原理課程設(shè)計(jì)說明書食品工程原理課程設(shè)計(jì)說明書蒸蒸汽冷凝器（列管式換熱器）系別系別：專業(yè)：班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師:目錄目錄TOC\o"1-2"\h\z\u食品工程原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 食品工程原理課程設(shè)計(jì)說明 一、換熱器在生產(chǎn)中的應(yīng)用 二、工藝流程示意圖 三、選用該設(shè)備的理由、依據(jù)和優(yōu)缺點(diǎn) 四、設(shè)計(jì)中遇到的特殊問題及解決方法 化工工藝計(jì)算 一、一些基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的確定 二、傳熱面積的初定 三、列管尺寸的確