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食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计食品工程原理是指在食品加工和生产的过程中，运用物理学、化学、生物学以及数学等相关知识来解决有关食品生产问题的一门学科。
在食品工程学科中，管壳式冷凝器是一个非常重要的设备。
它常常被用于蒸馏、干燥、蒸发等过程中的抽取热量。
在食品加工行业中，它也被广泛应用于不同的设备中，如蒸发器、干燥器、酸奶制作机等。
本文的主要目的是论述关于食品工程原理课程设计中，如何设计管壳式冷凝器的问题。
一、管壳式冷凝器的基本构造管壳式冷凝器由三个主要部分组成：外壳、管子和管板。
外壳是一个像壳一样的容器，通常由不锈钢制成。
管子则是通过外壳中央的排气管道而进入外壳内的管道。
管子周围的管板则通过外壳上的挂脚与外壳相连接。
管壳式冷凝器的原理是：经过外壳的流体在管子中通过，从而产生热效应。
这时，冷却介质通过外壳周围的管板中，将产生的热量带走。
二、管壳式冷凝器的基本原理管壳式冷凝器的原理是通过将热量从一个流体传递到另一个流体实现的。
热量从热源传递到管子中。
当冷却流体进入冷凝器后，它通过管板中的蒸发器材料，将热量带走。
通常情况下，管子中的流体产生的热量比管板中带走的热量多，这是由于管子内的流体量较大。
通过管壳式冷凝器，热量的流动得到了良好的控制，从而实现了将流体中的热量传递到另一个流体的目的。
三、管壳式冷凝器设计的左右管壳式冷凝器的设计需要加以考虑。
主要的考虑因素包括传热系数、传热面积、流态和管子的材料等。
选择正确的材料以及选择正确的流态和传热面积可以使冷凝器达到更好的效果。
在设计过程中，应考虑流体的粘度、密度、热导率等参数来进行优化。
传热系数是衡量冷凝器传热性能的重要参数。
在设计过程中，我们需要了解管子的材料、壁厚、直径等参数，并结合相应的计算公式进行详细分析和计算。
四、管壳式冷凝器的应用管壳式冷凝器是一种非常重要的设备，被广泛应用于高粘度液体、低温盐类制品和其他复杂的液体处理过程。
正常情况下，管壳式冷凝器能够承受高温和高压的流体。
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计班级：姓名：学号：设计时间目录（一）设计任务书 (3)（二）设计方案的确定 (3)（三）冷凝器的选型计算 (4)（四）核算安全系数 (6)（五）列管式换热器零部件的设计 (8)（六）设计概要表 (10)（七）主体设备结构图 (10)（八）设计评价与讨论 (11)（九）参考文献 (11)（一）食品科学与工程设计任务书一、设计题目：列管式冷却器设计二、设计任务：将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三、设计条件：1、冷库冷负荷Q0=3000KW；2、高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环；3、冷凝器用河水为冷却剂，可取进水温度为13~26℃；4、传热面积安全系数5～15%。
四、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.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5. 编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；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；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。
）6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构（3号图纸）、花板布置图（3号或4号图纸）。
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。
（二）设计方案的确定设计方案的确定包括制冷剂的选择、冷凝器型式的选择、流体流入冷凝器空间的选择、冷却剂的选择及其进出口温度的确定等。
一、 冷凝器造型与冷凝剂的选择选择卧式壳管式冷凝器（管束采用光滑钢管）、R717(氨气)做冷凝剂，原因有： 1. 卧式壳管式结构紧凑、传热效果好、冷却水进出口温差大，耗水量小。
2. 氨气较氟利昂环保，其卧式壳管冷凝器的传热性能也比氟利昂高。
以氨作为制冷剂，能制取0℃以下的低温；维修简单、操作方便、易于管理；氨价格低廉，来源充足；对大气臭氧层无破坏作用；钢材及冷却水消耗量大；热力系数较低。
目录食品工程原理课程设计任务书 (1)流程示意图 (2)设计方案的确定及说明 (3)设计方案的计算及说明（包括校核） (5)设计结果主要参数表 (13)主要符号表 (13)设计评价及问题讨论 (15)参考文献 (16)一食品工程原理课程设计任务书一．设计题目管壳式冷凝器设计．二．设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（F-22，氨等）过热蒸汽冷却，冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三．设计条件:1.冷库冷负荷Q0=学生学号最后2位数*100（kw）；2.高温库，工作温度0～4℃。
采用回热循环；3.冷凝器用河水为冷却剂, 每班分别可取进口水温度15℃4.传热面积安全系数5%～15%。
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.确定管式冷凝器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5.编写设计说明书（包括：①封面；②目录；③设计题目；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。
）6.绘制工艺流程图,管壳式冷凝器的装配图A3纸一张。
二、流程示意图流程图说明：本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。
1→2由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高；2→3高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。
4→4’液态F—22不断贮存在贮氨器中；4’→5使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器；5→1低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。
5’→1是一个回热循环。
本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。
所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。
食品工程原理课程设计---管壳式冷凝器设计目录食品工程原理课程设计任务书 (2)流程示意图 (3)设计方案的确定 (4)冷凝器的造型计算 (6)核算安全系数 (8)管壳式冷凝器零部件的设计 (10)设计概要表 (12)主要符号表 (13)主体设备结构图 (14)设计评论及讨论 (14)参考文献 (15)（一）食品科学与工程设计任务书一、设计题目：管壳式冷凝器设计二、设计任务：将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三、设计条件：1、冷库冷负荷Q0=1700KW；2、高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环；3、冷凝器用河水为冷却剂，取进水温度为26~28℃；4、传热面积安全系数5～15%。
四、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.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5. 编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；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；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。
）6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构（3号图纸）、花板布置图（3号或4号图纸）。
（二）流程示意图流程图说明：本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。
1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高；2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。
4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中；4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器；5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。
5’1是一个回热循环。
本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计指导教师学院名称食品学院专业名称食品科学与工程班级级食工2班提交日期2018年1 月2 日食品工程原理课程设计任务书一．设计题目：管壳式冷凝器设计．二．设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（F-22，氨等）过热蒸汽冷却，冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三．设计条件:1.冷库冷负荷Q0=学生学号最后2位数*100（kw）；2.高温库，工作温度0～4℃。
采用回热循环；3.冷凝器用河水为冷却剂, 每班分别可取进口水温度：17～20℃（1班）、21～24℃（2班）、25～28℃（3班）、13～16℃（4班）、9～12℃（5班）、5～8℃（6班）；4.传热面积安全系数5%～15%。
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.确定管式冷凝器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5.编写设计说明书（包括：①封面；②目录；③设计题目；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。
）6.绘制工艺流程图,管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花板布置图（3号或者4号图纸）。
目录1 前言 (1)2 流程示意图及说明 (1)3 流程及方案的确定和说明 (1)3.1 制冷剂的选择 (1)3.2 流体流入空间的选择 (2)3.3 流速的选定 (2)3.4 冷凝器的选型 (2)3.5 冷凝温度、冷却剂进出口温度的确定、蒸发温度的确定 (3)3.6 管道材料及管型的选定 (3)4 冷凝器设计计算及说明 (3)4.1 冷凝器的热负荷 (3)4.2 冷凝器的传热面积计算 (3)4.3 冷凝器冷却水用量 (4)4.4 管数、管程数和管子的排列 (4)4.4.1 管数 (4)4.4.2 管程数 (4)4.4.3 总管数 (5)4.4.4 管子在管板上的排列方式及管心距，偏心距 (5)4.4.5 壳体直径和壳体厚度的计算 (5)4.5 计算校核 (6)4.5.1 实际流速 (6)4.5.2 雷诺数 (6)4.5.3 传热系数K值的核算 (6)4.5.4 传热面积安全系数的验证 (7)4.5.5 长径比的验算 (8)4.5.6 阻力的计算 (8)4.5.7 热量衡算 (8)5 设计结果概要表 (9)6 设计评价及问题讨论 (10)7 参考文献 (11)8 附录 (11)1 前言水冷管壳式冷凝器因传热系数大、冷凝温度低等优点而在中、大型制冷机组中广泛应用。
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计设计任务书华南农业大学食品学院食品工程原理课程设计任务书一、设计题目：管壳式冷凝器设计。
二、设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三、设计条件：1．冷库冷负荷Q=学生学号最后2位数×100（kw）；2．高温库,工作温度0~4℃,采用回热循环。
3．冷凝器用河水为冷却剂，每班分别可取进口水温度:21~25℃(1班)、6~10℃(2班)、11~15℃(3班)、16~20℃(4班)、1~5℃(5班)。
4．传热面积安全系数5~15%。
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. 确定管壳式冷凝器的主要结构尺寸；4. 计算阻力；5. 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。
)；6. 绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花板布置图（3号或4号图纸）。
目 录1 前言 (3)1.1 设计意义 (3)1.2 文献综述 (3)2 工艺说明及流程示意图 (3)2.1 工艺说明 (3)2.2 流程示意图 (3)3 设计方案的确定 (4)3.1 制冷剂的选择 (4)3.2 冷却剂的选择 (4)3.3 液体流入冷凝器空间的选择 (4)3.4 液速的选择 (4)3.5 冷却剂适宜出口温度的确定 (5)3.6 蒸发温度、冷库温度、制冷剂蒸发温度、冷凝温度确定 (5)4 设计计算及说明 (5)4.1 冷凝器型式的选择 (5)4.2 冷凝器的选型计算 (6)4.2.1 冷凝器的热负荷 (6)4.2.2 冷凝器的传热面积计算 (6)4.2.3 冷凝器冷却水用量 (7)4.3 管数、管程数和管束的分程、管子的排列 (7)4.3.1 管数 (7)4.3.2 管程数 (7)4.3.3 管束的分程、管子在管板上的排列方式 (8)4.3.4 管心距及偏转角 (8)4.4 壳体直径、壳体厚度计算 (8)4.4.1 壳体直径 (8)4.4.2 壳体厚度的计算 (8)4.5 计算校核 (9)4.5.1 实际流速 (9)4.5.2流体雷诺数及流体类型 (9)4.5.3传热系数K (9)4.5.3.1 管内冷却水的传热系数)(i a (9)4.5.3.2 管外制冷剂冷凝膜系数)(0a (10)4.5.3.3 以管内表面积为基准的Ki (10)4.5.4 传热面积计算及安全系数计算 (11)4.5.5 冷凝器的阻力 (11)4.4.6 回热的判断及热量衡算 (12)5 设计结果概要表 (13)6 设计评价及问题讨论 (13)6.1 设计评价 (13)6.2 设计问题及讨论 (14)6.2.1 设计问题 (14)6.2.2 问题讨论 (14)参 考 文 献 (15)附录 (15)1 前言1.1 设计意义食品工程原理作为食品科学与工程的最重要的专业课之一，学生要非常熟悉，并掌握其中的原理及懂得如何应用。
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计食品工程原理课程设计是一个旨在探索食品加工与生产过程中的原理和技术的课程。
在该课程中，学生需要运用所学理论知识，设计出一个实用的管壳式冷凝器。
本文将从以下几个方面分析管壳式冷凝器的设计原理和实现方法。
一、管壳式冷凝器的设计原理管壳式冷凝器是一种非常常用的工业冷却设备，它的工作原理是通过在冷凝器中传递液体或气体，利用内部的导热管和外部壳体之间的热传递来将热量散发到空气中。
这样一来，就可以将原本高温高压的气体或液体冷却下来，使其凝结为更易处理的状态。
在管壳式冷凝器中，内部的管道起到传导热量的作用。
管道中通常采用贯通壳体的不锈钢管或铜管，管子的内壁通常涂有传热面积扩大剂，如红砖、玻璃等，以提高热交换效率。
壳体通常是由硅铁板或钢板制成的圆筒形结构，它的作用是防止外部的空气流入到管道内，减少热量损失。
二、管壳式冷凝器的设计实现在管壳式冷凝器的设计过程中，需要考虑到以下因素：1、冷凝器的材料选择。
管道和壳体的材料必须耐腐蚀、传热效率高、强度足够，以保证冷凝器的长期使用。
铜是一种常用的材料，这是因为它既有良好的导热性又具有较高的抗腐蚀能力。
2、冷却水的选择。
管壳式冷凝器一般采用水循环的方式降温，所以冷却水的温度和流量关系着整个冷凝器的效率。
3、冷凝器的设计参数。
考虑到水的流量及温度，以及内部管道的长度和直径、开孔面积等，设计出适当的流道结构，以保证冷凝时间和能量损耗的均衡。
特别地，在实际应用中，因为气体的理化性质不同，所以不同的气体需要采用不同的流率和流体分布结构。
三、管壳式冷凝器的设计过程中需要注意的问题1、在冷凝器的设计过程中需要充分考虑到安全和环保问题，材料的选择必须符合国家标准。
2、在进行管壳式冷凝器的设计时，需要根据使用的要求和条件进行冷却水的选择和调整，以保证冷凝器的正常工作。
3、在选择冷凝器的时候，需要考虑到其附加品质，例如保温、防震、防止管道的磨损等等。
4、要给冷凝器准确的使用说明，并定期进行维护保养，以延长冷却器的寿命。
管壳式冷凝器设计姓名：班级：学号：学院：目录设计题目 (2)流程示意图 (2)流程及方案的说明和论证 (2)设计方案的计算及说明（包括校核） (4)主体设备结构图 (9)设计结果概要表 (9)设计的评价及问题讨论 (10)参考文献 (11)一．设计题目：管壳式冷凝器设计．二．流程示意图流程图说明：本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。
1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高；2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。
4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中；4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器；5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。
5’1是一个回热循环。
本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。
所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。
采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。
三．流程及方案的说明和论证1·流体流入空间的选择本设计采用河水为冷却剂，河水比较脏和硬度较高，受热后容易结垢。
同时，氨走壳程也便于散热，从而减少冷却水的用量。
因此，为方便清洗和提高热交换率，冷却水应走管程，氨制冷剂应走壳程。
2·流速的选择查得列管换热器管内水的流速，管程为～3m/s，壳程～s[2]；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为s。
3·冷却剂适宜温度的确定及制冷剂蒸发温度，冷凝温度，过热温度和过冷温度。
本设计冷却剂的进口温度为25～28℃[2]，可取为26℃。
而一般卧式管壳式冷凝器冷却剂的进出口的温度之差为4～10℃，本方案取为6℃，所以出口温度为32℃。
目录1 设计任务书 (2)2 流程示意图及方案说明 (2)3 设计方案的确定 (4)4 冷凝器的选型设计计算 (7)5设计核算 (11)6 热量衡算 (14)7 设计结果概要表 (15)8 总结 (16)9 参考文献 (16)1 课程设计任务书1.1 设计题目：管壳式冷凝器设计1.2 设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（如F-22、氨等）过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
1.3 设计条件：1.冷库冷负荷）=Q；2⨯位数100学生学号最后kW（o2.高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环；3.冷凝器用河水为冷却剂，每班分别可取进口水温度：17～20℃（1班）、21~24℃（2班）、25~28℃（3班）、13~16℃（4班）、9~12℃（5班）、5~8℃（6班）4.传热面积安全系数5～15％。
1.4 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.确定管壳式冷凝器的主要尺寸；4.计算阻力；5.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流程及方案的说明及论证；⑥设计计算及说明（包括校核）；⑦主体设备设计图；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。
）6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器结构图（3号图纸）及花板布置图（3号或4号图纸）。
2 流程示意图图1 制冷设备流程图制冷机是利用液体气化时吸热的原理来工作的，制冷剂在蒸发器中不断吸收欲降温物体的热量而气化，产生的低压蒸气由压缩机压缩后，在冷凝器中冷凝成为液体，并将冷凝热传给冷却水，冷凝后的制冷剂降压后送回蒸发器。
全套装置包括：压缩机、冷凝器、回热器、节流阀、蒸发器。
氨蒸汽在压缩机内压缩成过热蒸汽，该过程为绝热可逆等熵过程（1’-2’）；进入冷凝器后，被冷凝成液体状态，把热量传给冷却水，该过程为等压过程（2’－4）；高压液体通过节流膨胀阀时，氨降压吸热沸腾蒸发，温度下降，为等焓过程（4－4’）；液体氨进入蒸发器，吸热发生冷效应，使周围空气温度下降，为等压等温过程（5'-1）。
目录食品工程原理课程设计任务书 (2)流程示意图 (3)设计方案的确定及说明 (4)设计方案的计算及说明（包括校核） (5)设计结果主要参数表 (10)主要符号表 (11)主体设备结构图 (11)设计评价及问题讨论 (12)参考文献 (12)一食品工程原理课程设计任务书一．设计题目：管壳式冷凝器设计．二．设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（F-22，氨等）过热蒸汽冷却，冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三．设计条件: 1.冷库冷负荷Q0=学生学号最后2位数*100（kw）；2.高温库，工作温度0～4℃。
采用回热循环；3.冷凝器用河水为冷却剂, 每班分别可取进口水温度：17～20℃（1班）、21～24℃（2班）、 25～28℃（3班）、13～16℃（4班）、9～12℃（5班）、5～8℃（6班）；4.传热面积安全系数5%～15%。
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.确定管式冷凝器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5.编写设计说明书（包括：①封面；②目录；③设计题目；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。
）6.绘制工艺流程图,管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花板布置图（3号或者4号图纸）。
二、流程示意图流程图说明：本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。
1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高；2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。
4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中；4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器；5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。
5’1是一个回热循环。
本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。
所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。
采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。
三、设计方案的确定及说明。
1·流体流入空间的选择本设计采用河水为冷却剂，河水比较脏和硬度较高，受热后容易结垢。
同时，氨走壳程也便于散热，从而减少冷却水的用量。
因此，为方便清洗和提高热交换率，冷却水应走管程，氨制冷剂应走壳程。
2·流速的选择查得列管换热器管内水的流速，管程为0.5～3m/s，壳程0.2～1.5m/s[2]；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为1.5m/s。
3·冷却剂适宜温度的确定及制冷剂蒸发温度，冷凝温度，过热温度和过冷温度。
本设计冷却剂的进口温度为25～28℃[2]，可取为26℃。
而一般卧式管壳式冷凝器冷却剂的进出口的温度之差为4～，本方案取为6℃，所以出口温度为32℃。
冷库温度为0～4本设计取0，蒸发温度一般比库内空气低8～12本设计取可取7～14本设计取℃。
过冷温度比冷凝温度低3～5℃本设计取℃过热温度比蒸发温度高3～5℃本设计取℃4·冷凝器的造型和计算4．1 水冷式冷凝器的类型本次设计是以河水为冷却剂，本人选择氨高效卧式冷凝器为设计对象。
此冷却系统的原理是将压缩机排出的高温、高压氨气等压冷凝成液体，在冷库中蒸发，带走待冷物料的热量，起到冷却物料的效果。
本方案采用F—22为制冷剂，F—22化学式为CHF2CL，名称为二氟一氯甲烷，标准沸点为—40.8℃，凝固温度为—160℃，不燃烧，不爆炸，无色，无味。
冷凝器型式的选择：本方案采用卧式壳管式冷凝器。
卧式管壳式水冷凝器的优点是：1、结构紧凑，体积比立式壳管式的小；2、传热系数比立式壳管式的大；3、冷却水进、出口温差大，耗水量少；4、为增加其传热面积，F-22所用的管道采用低肋管；5、室内布置，操作较为方便。
4．2 冷凝器的选型计算 4．2．1冷凝器的热负荷4．2．2冷凝器的传热面积计算 4．2．3冷凝器冷却水用量+ 4．2．4冷凝器的阻力计算5·管数、管程数和管子的排列5．1管数及管程数5． 2管子在管板上的排列方式 5．3管心距6·壳体直径及壳体厚度的计算6．1壳体直径，厚度计算四、设计计算及说明（包括校核）（一）设计计算1、冷凝器的热负荷：冷凝器的热负荷是制冷剂的过热蒸汽在冷凝过程中所放出的总热量，可用制冷剂的压－焓图算出。
公式如下：0Q Q L φ= kw式中 ：L Q ———— 冷凝器的热负荷，kw ； 0Q ———— 制冷量，2900kw ；φ———— 系数，与蒸发温度t k 、气缸冷却方式及制冷剂种类有关，由《食品工程原理设计指导书》图3查出。
在蒸发温度0t 为-10℃，冷凝温度k t 为35℃，查得φ为1.19。
∴ L Q =1.19×2900=3451 kw2、传热平均温差：2112lnt t t t t t t k k ---=∆=---=32352635ln 2632 5.45℃3、冷凝器的传热面积计算：根据选用卧式管壳式水冷冷凝器及设计指导书表4各种冷凝器的热力性能，取传热系数为800 w/（㎡·k ）tK Q F L∆=0 式中： K ———— 传热系数，w/㎡ 、℃；（由《食品工程原理设计指导书》表3中可取750）F ———— 冷凝器得传热面积，㎡； L Q ———— 冷凝器得热负荷，w ； t ∆———— 传热平均温差，℃又45.5=∆t Θ℃25.79145.5*80010003451m F =⨯=4、冷凝器冷却水用量： 3600)(12⨯-=t t C Q M p Lkg/h式中：L Q ———— 冷凝器的热负荷， kw ； pC ————冷却水的定压比热，KJ/kg·k ；淡水可取 4.186； 1t ———— 冷却水进出冷凝器得温度，K 或℃；2t ———— 冷却水进出冷凝器得温度，K 或℃。
h kg M 9.4960703600)2632(174.43451=⨯-⨯=5、冷凝器冷却水体积流量：ρMV =3/m kg式中：ρ————取995.73/m kg ；s m m kg hkg M V 33138.03600/7.995/9.4960703600=⨯=⨯=ρ6、管数和管程数和管束的分程、管子的排列的确定：1）确定单程管数n 由《制冷原理及设备》一书查得，冷凝器内冷却水在管内流速可选取 1.5 m/s 。
设计中选用ϕ38×2.5mm 不锈无缝钢管作为冷凝器内换热管。
ud Vn 24π=式中：V ——— 管内流体的体积流量， ㎡/s ；d ——— 管子内直径， m ； u ——— 流体流速，m/s 。
6.1075.1033.0414.3138.02=⨯⨯=n 圆整为108取整后的实际流速s m nd V u /49.1033.010814.3138.04422=⨯⨯⨯==π2）管程数： 管束长度 dn F L π=式中：F ——— 传热面积，㎡；L ——— 按单程计算的管长，m 。
m 73.70033.014.31085.791=⨯⨯=L管程数 lL m =式中： l 为选定的每程管长，m ，考虑到管材的合理利用，l 取6m 。
79.11673.70==m 圆整为12 所以冷凝器的总管数T N 为129612108=⨯=⋅=m n N T 根3）管心距а和偏转角 α查可得管心距а=48mm 偏转角 α=4）管子在管板上的排列方式管子在管板上排列时，应使管子在整个冷凝器截面上均匀而紧凑地分布，还要考虑流体性质，设备结垢以及制造等方面地问题。
管子的排列和挡板、隔板的安排如花板布置图所示（如附图）。
7.壳体直径及壳体厚度的计算1）壳体直径的计算壳体的内径应稍大于或等于管板的直径，所以，从管板直径的计算可以决定壳体的内径.D=a (b-1) +2e式中：D ——— 壳体内径， mm ；a ——— 管心距， mm ；b ——— 最外层的六角形对角线(或同心圆直径)；e ——— 六角形最外层管子中心到壳体内壁的距离。
一般取e=(1～1.5)d0，这里取1.4。
D= 48×（39－1）＋2×1.4×33 =1824＋92.4=1916.4mm 圆整为2000mm2）壳体厚度(s)的计算[]C PPDs +-=ϕσ2 式中：s ——— 外壳壁厚，cm ；P ——— 操作时的内压力，N/cm 2（表压），根据壁温查得为80.8N/cm 2[σ] —— 材料的许用应力， N/cm 2；查得不锈无缝管YB804-70的许用应力是13230 N/cm 2φ——— 焊缝系数，单面焊缝为0.65，双面焊缝为0.85；（取单面焊缝） C ——— 腐蚀裕度，其值在（0.1～0.8）cm 之间，根据流体的腐蚀性而定；取0.7D ——— 外壳内径，cm 。
cm s 64.17.08.8065.01323022000*8.80=+-⨯⨯=适当考虑安全系数及开孔的强度补偿措施，决定取s=17mm（二）设计校核1.雷诺数计算及流型判断冷凝器冷却水用量：s kg t t C Q M p L /8.137)2632(174.43451)(12=-⨯=-=实际流速：s u /m 49.1=雷诺数：6.611061012.807.99549.1033.0Re 5=⨯⨯⨯==-μρdu > 104 所以流型为湍流。
2.阻力的计算冷凝器的阻力计算只需计算管层冷却水的阻力，壳程为制冷剂蒸汽冷凝过程，可不计算流动阻力。
冷却水的阻力可按下式计算：∑+=guZ g u d L H f 222ελ式中：λ——— 管道摩擦阻力系数，湍流状态下，钢管λ=0.22Re-0.2；Z ——— 冷却水流程数；L ——— 每根管子的有效长度，m ； d ——— 管子内直径, m ；u ——— 冷却水在管内流速，m/s ； g ——— 重力加速度，m/s 2；∑ε—— 局部阻力系数，可近似取为Σε=4Z 。
水柱m g u Z g u d L H f 36.58.9249.1124128.92033.049.14027.02222=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=∑ελ3.热量衡算下图为氨在实际制冷循环中的压焓图本设计确定：1）蒸发温度to 为：—10℃2）冷凝温度tk 为：35℃3）冷却水出口温度t2为：32℃ 4）过冷温度tu 为：32℃ 5）热量Q 0＝2900kw制冷循环简易流程为：1—1’—2—2’—3—4—5—6。
