食品工程原理课程设计
氨卧管壳式冷凝器设计
201930928
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 19食品科学与工程2班提交日期2019年5月21日
学食品学院
目录
第一节设计任务书 (3)
第二节流程示意图及说明 (4)
第三节流程及方案的说明和论证 (5)
第四节设计计算及说明
§1 冷凝器的选型计算 (8)
§2 校验计算 (11)
§3 其他计算 (13)
第五节冷却器主体设备结构图 (14)
第六节设计数据结果概要表 (15)
第七节对设计的评价及问题讨论 (16)
参考文献目录 (18)
第一节设计任务书
华大学食品学院
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。
=学生学号最后2位数×100（kw）；
三、设计条件：1．冷库冷负荷Q
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）。
五、设计进度安排：一个月内完成（按25个工作日计算）
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
第二节流程示意图及说明
制冷系统的工艺流程如下：
制冷过程的压焓图如下:
制冷剂在其中进行压缩（1→2等熵过程），高压气体进入水冷式冷凝压缩机将NH
3
器，被冷凝为液体（2→3 等压冷却过程，3→4等压等温冷凝过程），液体冷凝剂由冷凝器进入膨胀阀节流减压（4→5等焓过程）.送入蒸发器，吸热汽化后的低温制冷剂气体（5→1 等压等温过程）经热交换器提高过热度后进入压缩机重新循环。整个循环过程为1——1’——2’ ——2——3——4----4’----5’----5----1.其中
1----1’为过热过程,1’----2’为等熵压缩过程,2’----3为冷却过程,3——4为冷凝过程，4----4’为过冷过程,4’----5为等焓膨胀过程,5’----1为等压蒸发过程。
制冷中采用回热循环装置,其原因在于:
1）可以防止低压蒸汽夹带液滴进入压缩机，因而可以避免液击
2）可以提高低压蒸汽的温度，减轻压缩机的吸入蒸汽与气缸间的热交换，便于提高压缩机的输气系数；而对于低温下工作的压缩机（例如多级制冷压缩机的低压级及重叠式制冷机的低温级），还可以改善压缩机的润滑条件。
3）有时可提高制冷系数。
第三节流程及方案的说明和论证
冷凝器是制冷系统的四大部件之一，它的作用是把高压制冷剂蒸汽冷凝成液体制冷剂。在冷库的制冷装置中，冷凝器的各种参数的的选定是否合理，直接关系到制冷装置的制冷效果，安全可靠性和能耗水平。设计方案的确定包括冷凝器型式的选择,流体流入冷凝器空间的选择,冷凝剂的选择及其进出口的温度的确定等。
1. 冷凝器型式的选择.
冷凝器的任务是将压缩机排除的高温高压气态制冷剂冷却使之液化，主要在立式壳管式和卧式壳管式中选择。
在采用循环用水冷却的制冷装置中，卧式水冷式冷凝器结构紧凑、传热效果好、冷却水进出温差大耗能小，这些都比立式壳管式优胜。唯一的弱点是不易清洗，容易在管内形成水垢而大大降低冷凝效率，而且有漏氨现象时不易发现。克服的办法是保持循环水的清洁，必要时可对水进行软化处理，并且要不厌其烦地经常清洗冷却水管。为节能和节省投资起见，在采用循环用水的水冷式制冷装置中，应提倡多使用卧式冷凝器。
卧式管壳式水冷式冷凝器的传热系数大,操作管理方便。目前大、中、小型氨制冷系统及氟利昂制冷系统多采用这种冷凝器。本设计的冷库冷负荷为2800kw，为大型冷库，所以选用这种冷凝设备。
2．制冷剂的选择
制冷剂的品种很多，目前已达七、八十种。目前常采用的制冷剂有氨、二氧化硫、二氧化碳、氟利昂—11、氟利昂—12、氟利昂—22、丙烷及丙烯等。当前食品冷藏库制冷系统中大都采用氨或氟利昂作为制冷剂。氟利昂无色，无味，一般对人体无害，对金属腐蚀小，但氟利昂和水作用，对金属有腐蚀作用；比重大，流动阻力大，因而需要较大的流通截面；放热系数低，因此系统的换热设备要求导热性好（换热管多为铜管），换热面积大；单位容积制冷量小，制冷剂的循环量大，因而造成较大的动力消耗；易于泄漏，而且不易发现，对设备的密封有较高的要求，同时检漏较麻烦；价格昂贵，成本高。氨蒸汽无色，有刺激性气味，因而氨的泄漏易于发觉。氨对钢铁不腐蚀，但当系统中含有水分时将对铜及铜合金（磷青铜除外）造成腐蚀，固氨制冷系统一般不采用铜及铜合金，只有易于润滑的活塞，密封环等才允许采用高锡磷青铜。氨的比重小，流动阻力小，与氟利昂制冷系统比较，其流通截面积可以大为缩小。氨的放热系数高，故氨系统的换热设备可以较氟利昂系统的简单。氨的单位容积制冷能力大、比较容易取得、价格也比较便宜。蒸发压力和冷凝压力适中，常压下其蒸发温
）。度-33.4℃，冷凝压力一般不超过16kgf/cm2 [1]，所以在本设计中制冷剂选择氨（NH
3
3. 流体流入空间的选择.
流体流入空间的确定一般可以从以下几个方面考虑：不洁净或结垢的物料应当流经易清洗的一侧；要保证管内和管外都有适当的流速,以保证有较高的传热系数；有腐蚀性的流体应流管内；饱和蒸汽一般应通入壳程,以便排出冷凝液,而且蒸汽较清洁；被冷却物料一般走壳程，便于散热，减少冷凝剂用量。被设计，冷却水为江河水,比较脏或硬度较高,受热容易结垢,流管内便于清洗。而本设计的被冷凝剂为NH3,冷却介质为河水。所以选择河水走管程，NH3走壳程。
4. 流速的选择.
选择正确的流速十分重要,一般尽可能使流体的Re>104.如果增大管内冷却水的流速，传热膜系数增大，对增强传热效果是有利的，同时也减少污垢在管子表面沉积的可能性而降低污垢热阻，从而使K值提高，所需传热面积减少，设备投资费减少；但是实际上，钢管内冷却水的流速过大，会导致管壁腐蚀增加，流动阻力增大，从而使功率消耗迅速增大，故对于钢管，一般流速可取0.8—1.2m/s左右为宜。根据设计指导书表一以及其他参考书的数据,选择流速为1.4m/s。
5．冷却剂的进出口温度的确定
本方案冷却剂的进口温度t1为6~10℃，取为10℃。而一般卧式管壳式冷凝器冷却剂的进出口的温度之差为4～6℃，按照设计指导书，冷却水的出口温度的选择至关重要，选用较低的出口温度，则用水量大，操作费用高，但传热平均温差较大，所需传热面积较小，设备费也较低。因此，综合考虑冷却水的费用和设备投资费，我们选定冷却水的出口温度本方案取为比进口水温度多4℃，所以出口温度t2= t1+4℃=14℃。
6. 制冷剂蒸发温度T0、冷凝温度T k、过冷温度Tu、过热温度Tn的确定
本方案蒸发器中以盐水作载冷剂，T0应比库内空气温度低4～6℃，而一般冷库空气温度为0～4℃，故设氨的蒸发温度T0设为0℃。
对于卧式管壳式冷凝器，用水作冷却剂时，氨的冷凝温度一般比冷却剂的出口温度高4～5℃，则氨的冷凝温度T k＝t2＋4℃＝18℃;过冷温度一般比水的进口温度高3℃，故Tu = t1+3=13℃；过热温度一般比蒸发温度高3--4℃，故Tn=T0+3℃=-3℃。
7. 管体材料及管型的选定。
虽然铜管比钢管有较大的热导率，但铜管的价格也比钢管高许多，选用钢管将会使设备的初投资较低。而NH3有较大的放热系数，即使用钢管也不需要很大的传热面积，能达到既定的要求。氨对钢铁不腐蚀，但当系统中含有水分时将对铜及铜合金（磷青铜除外）造成腐蚀，故氨制冷系统一般不采用铜及铜合金，只有易于润滑的活塞，密封环等才允许采用高锡磷青铜。所以本设计中选取φ25×2.5的无缝光滑钢管。
第四节 设计计算及说明
§1 冷凝器的选型计算
冷凝器的选型计算主要是确定冷凝器的传热面积,计算冷凝水用量及其流过冷凝器的组阻力损失,以选定适用型号的冷凝器。冷凝器的设计计算还需要进行冷凝器的结构规划,即通过计算确定冷凝器的直径、冷凝管长、管数及其排列方式等。
1．冷凝器的热负荷Q L
由蒸发温度t 0 = 0℃、冷凝温度t k = 18℃，从设计指导书图3(b)查得?=1.071，又根据要求Q 0 = 2800 kw ，则
热负荷Q L = ?Q 0 = 1.071 × 2800 = 3000（kw ）
因为热负荷较大,操作负荷很大,管型直径要求也要很大,所以选6台冷凝器并联,来降低机器成本.
因此,Q L =Q L 总/N=3000/6=500kw=500000w 2．冷凝器的传热面积F
根据设计指导书表4，因本设计的冷凝器型式为卧式管壳式（氨），范围为700~900[w/(㎡·K)],因此设定传热系K = 900w / m 2·k ，
且△t=
2
k 1
k 12t t t t ln
t t ---=14181018ln 10
14---=5.77＞5
则传热面积F = t K Q L ? = 77
.59001055
?? = 96.29（m 2）
3．冷凝器冷却水用量M
因为河水淡水为冷却水,所以C p =4.188kJ/(kg ·K) [2] 冷却水用量M = )
t t (C Q 12p L - = )1014(188.4500
-? = 29.85 kg/s
4．单程管数
选取规格为Φ38×2.5mm 的光滑无缝钢管，则d 0=38mm ，d i =2.5mm ，δp =33mm
取冷凝管为6m 长. ∵ n = u d V
2
4
π
， 式中：V ——管内流体（即冷却水）的体积流量，m 2/s
d ——管子内径，m u ——流体流速，m/s
其中V=
ρM =)/(02986.05
.99985.293s m =,且取值u=1.4m/s ∴ n =
=??4.1)033.0(02985
.024
14
.324.9 取整为25根。 5．管程数m m=L/ l
式中：L ——按单程计算的管长，m
l ——选定的每程管长，m
L=A/n πd=96.29/(25×0.033×3.14)=37.17m 一般管材出厂规格为2m 长,所以取l = 6m ∴ m = L/l=37.17/6=6.20 又∵管程数为偶数较为方便, 则取管程数为8程。 6．总管数N T (多管程)
N T = n ×m = 25×8 = 200（根）
7．管子在管板上的排列方式、管心距a 及偏转角a a. 排列方式
管子在管板上的排列方式有三种：同心圆法、正三角形法和正方形法。当壳程流体是不污浊性介质时，采用正三角形。氨符合这一要求，故将管子在管板上排列方式取正三角形法。
b. 管心距
根据设计指导书表8中管子外径为38mm 时,管心距a ≥1.25d 0=48mm,
c.偏心距
偏转角查表可知:a =7° 8．壳体直径D ∵ D = a （b —1）+2e 式中：a ——管心距，mm;
b ——最外层的六角形对角线上的管数，查设计指导书表6，总管数为200
根时,得b= 17;
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)d 0，此
处取e=1×d 0=38mm.
∴ D = 48×（17—1）+2×38= 844mm 调至最近,故为900mm,并得厚度最小为12mm 9．壳体厚度S S =
C P
][2PD
+-?σ
式中： P ——操作时之内压力，N/cm 2（表压）
[σ]——材料的许用拉力
?——焊缝系数
C ——腐蚀程度（0.1~0.8cm ）
D ——外壳内径cm
其中，查压焓图,冷凝温度为291K 时,得P 绝 = 8.2×105Pa = 82.02N/cm 2，
P = P 绝—P 大= 82.02—10.13 = 71.89 N/ cm 2
根据相关资料,选取钢[σ]为9810 N/cm 2 [3]
?取单面焊缝为0.65，C 取0.7 cm ，则
∴ mm cm C P PD S 149.99149.07.089
.7165.09810290
89.71][2==+-???=+-=
?σ
§2 校验计算
一、 雷诺数Re
本方案定性温度为12℃,查水物理参数:
p=999.5p/kPa, μ=130×10-5Pa ·s,Cp=4.188kJ/kg ·K, λ=0.5741W/m ·K. 速度u 实 = )/(40.15.99925)033.0(85
.2924
14
.32
4
s m n d M
=???=??ρπ
Re =
=???=
-5
101305
.99940.1033.0μ
ρ
du 35520.7＞10000
流体的流动为湍流状态，符合设计要求。 二、传热系数K i
以内表面积为基准，K i 按下式求取：
K i = 1
)1(1-????????++?++o i o o m i p P i i A A a R A A R a λδ
1．A o 、A m 、A i 的计算
A o = πd o l N T = 3.14×0.038×6×200 = 143.18(m 2) A i ＝πd i l N T ＝3.14×0.033×6×200＝124.34(m 2) A m ＝
2i 76.1332
m A A o
=+ 2．a i 、a o 的计算 （1）求a i ∵ Nu ＝
λ
ad i ∴a ＝i d Nu λ
Pr=(λμ
C p )0.4
=(5741
.010130188.42－??)0.4
=2.459
Nu ＝0.023·Re 0.8·Pr 0.4=0.023×35520.70.8×2.4590.4=144.02 W/(m 2?K)
a i ＝
i
d λNu ＝Nu )d λ(
i ＝?033
.00.5741 144.02=2505.5(w/m 2
·k) （2）求a o
∵ 温差△t ＝t k －
221t t +＝18－62
10
14=+℃ ∴ 定性温度t f ′＝t k －2
1△t = 18－21×6＝15℃ 温度为15℃时NH 3的物性参数为[4]：
ρ′＝617.5kg/m 3 γ′＝1187.8KJ ／kg μ′＝1.454×10－4Pa ·S λ′＝0.4902w/(m ·k)
N ＝Z=0.6N T 0.5＝0.6×(200)0.5＝8.5
a 0＝0.725（μ
????γ
??ρλt n d g o 23）0.25
＝0.725（4
332310373.165.81033108.11875.61781.9490.0－－?????????）
0.25
＝4999.98(w/m 2·k) 3．R 0、R i 的计算
查设计指导书表5得R o ＝0.35×10－3m 2·k/w ，R i ＝0.18×10－3m 2·k/w 4．p λ、p δ的求出
查得管壁导热系数p λ＝43.25w/m ·k ，同时由前知管壁厚度p δ＝2.5mm
综上， K i ＝1
)1(1-????
???
?++?++o i o o m i p P i i A A a R A A R a λδ=
1
3
3318.14334.124)98.499911035.0(76.13334.12425.43105.21018.05
.25051--?
??????+?+??+?+－－=700.51(w/m 2·k)
三、安全系数的计算（以内表面积为基准）
1．理论传热面积：F 理＝)(m t K Q m i L 23
70.12377.551.70010500=??=?
2．实际传热面积：F 实=143.18m 2 3. 安全系数ε=
实
理实F F F -=
%60.13%100.18.14370
.12318.143=?- 符合5%--15%的设计要求。
四、长径比的验算：
L/D=6/0.9=6.7 符合3～8的要求。
§3 其它计算
一、 热量衡算
冷凝水进口温度为10℃，出口温度为14℃， 冷凝温度为18℃，蒸发温度为0℃，过热温度3℃.
根据氨的过冷温度一般比进口温度高3～5℃，可以确定氨的过冷温度为13℃。 由制冷剂的参数查NH 3的压焓图查得:
t 1= 0℃，t 3= t 4=18℃，t 4’=13℃。查氨的压焓图[5]得：
h 1=1460kJ/kg ，h 2=1540 kJ/kg ，h 3=1475 kJ/kg ，h 4= h 5=290 kJ/kg 。 根据过热段的焓差与过冷段的焓差相同可以查得： h 1′=1490kJ/kg ，h 2′=1560 kJ/kg ，h 4′= h 5′=265kJ/kg 。 单位制冷量 q 0= h 1 - h 5’=1460-265=1195KJ/Kg
单位时间制冷剂循环量 ：G =Q 0/q 0=2800/1120=2.343Kg/s 制冷剂放热量 ：Q =G (h 2’- h 4)=2.343×(1560-290)=2975.6KJ/Kg 制冷剂吸热量 ：Q 1=G(h 2’-h 1’)+ G(h 1-h 5’)=2975.6 KJ/Kg 放热量=吸热量 ,故热量平衡。 二、制冷系数的比较
不采用回热循环时：ε=
=--1
25
1h h h h 14.6
采用回热循环时：ε′=
'
1'251h h h h -- =16.7
通过以上的比较，可以看出采用回热循环得到的制冷系数相对大，单位制冷量也大一些，而循环制冷量相对就小一点。综合考虑，回热循环对氨的制冷有帮助。
采用回热循环，也有着其它一些优点。如使膨胀阀前液体适当过冷，可减少节流闪发气体，对保证供流分配均匀有良好的作用。且低压蒸气经过回热，避免NH 3液滴进入压缩机而发生液击，损坏压缩机[6]。所以回热装置从对制冷系统的保护作用上来说应采用。 三、阻力计算
H f = λ·d
L ·g 2u 2
·Z + g 2u 2ε∑
式中：λ——管道的磨擦阻力系数
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 ——冷却水在管内的流速，m/s g ——重力加速度，m/s 2
ε∑——局部阻力系数，可近似取为：ε∑=4Z
其中，在湍流状态下，钢管λ=0.22Re —0.2 = 0.22×(35520.7)—0.2 = 0.027
ε∑=4Z= 4×8 =32
∴ H f = 0.027×81.924.132881.924.110
3332
23
??+????-=5.16 m 水柱 第五节 冷凝器主体结构图
冷凝器的结构图及花板布置图如附图所示。
第六节设计数据结果概要表
第七节对设计的评价及问题讨论
由于该管壳式冷凝器设计的处理量接近3000kw,需要的制冷能力较大，也经过多次的内径和管数等的调整都不能实现单壳程的冷凝器,所以需要把多个冷却器并联起来,才能把数据调整到一个合理的范围,这就增加了设计的难度，同时使换热器设计计算更加复杂。这需要提高查找有关资料和综合处理数据的能力。
列管式冷凝器的结构图及花板布置图用AutoCAD绘制。使冷凝器的设计更加精确和规范化。这要求同学们对 AutoCAD有一定的了解。也令同学们从中学会了一种基本制图软件,而且锻炼了同学们的动手能力和创新能力。
列管式换热器的设计其实不是太难，就好像一条全面的计算题，而最难得任务就是反过来去设计一个符合处理任务的最佳换热器。这就要求我们对换热器要进行优化设计。即采用优化方法使设计的换热器满足最优的目标函数和约束条件。也就是要使包括设备费用和操作费用在内的总费用最小。由于影响换热过程的因素复杂，且换热器的种类繁多，结构各异，使得冷凝器的优化设计求解过程比较困难。由于时间和对冷凝器广度和深度理解的限制，很难对其进行优化设计。
这次设计的主要设计都在上表，通过上表可以看出这次冷凝器的设计基本上符合课程设计要求，各项指标均能达到要求。总体来说，这次课程设计还是成功的。具体的问题有以下几项：
1．此次设计的难度较大，因为所给条件非常有限，大部分要自己查资料和看表，而很多参数很难找到，也很容易混淆，所以中间走了不少弯路。此外，我们发现不同的参考资料的参数也有一些差别，这使我们很难做出正确的选择。
2．对于校核中的各项，实际流速、雷诺数、传热面积、安全系数等经过了反复的重新演算，在合理范围之外的时候，就重新在设定的管数等等修改。经过多次修正，还是得到了较为合理数据。
3．Δt的大小主要由冷却水的进出口温度、冷凝剂的冷凝温度决定。从中可以看出它的取值非常重要，同时还涉及传热系数的数值，因此要择最佳温度以确保合适的平均温差Δt。而且，因为不清楚大概的工艺条件，很难一下子选定一个正确的方案，例如在内径、长度的选取时，没有处理量对应的数据，需要不断的摸索，最后才能符合长径比；本设计由于计算次数有限，未能进行多次的选择，所得数据未必最佳，
是一个非常需要耐心和细心的工作。若用计算机编程对有关系数进行筛选，则可以优化所选的数据，且可以节约时间。但本设计由于水平、时间有限，未能进行编程处理，设计存在缺陷。
通过本次课程设计，我们的独立工作能力、计算能力、设计动手能力都得到了极大的提高。在设计的过程中锻炼了我们的统筹、创新、综合运用知识的能力；在反复复杂的演算过程中既锻炼了我们的计算能力，锻炼了耐性，坚持不懈就能看见成功的曙光。这是一个非常难忘、获益匪浅的一次设计作业。
最后要感谢老师在整个设计过程中对我们帮助和指导，使我们能以顺利完成设计。
参考文献
[1] 李雁，宋贤良. 食品工程原理课程设计指导书. 华南农业大学印刷厂，2006，2-14,373.
[2] 周湄生. 最新温标纯水密度表. 计量技术，2000，03：41.
[3] 管国锋，赵汝博.化工原理.化学工业出版社，2005，448，139-140,447-448.
[4] 郭庆堂，吴进发.实用制冷工程设计手册，中国建筑工业出版社，1994，422-485.
[5] 李云飞，葛克山. 食品工程原理. 中国农业大学出版社,2009,97,89.
[6] 源生一太郎. 制冷机的理论和性能. 农业出版社，1982，40.
食品工程原理课程设计说明书 设计题目：板式加热器设计 设计者：班级 2012级食工（二）班 姓名学号20124061214 指导教师 设计成绩：日期 黑龙江八一农垦大学食品学院
一、设计题目 板式加热器设计 二、设计任务、操作条件及建厂地址 1、处理能力：见表1 2、设备型式：人字形板式换热器 3、操作条件： （1）牛乳：入口温度、出口温度，见表1； （2）加热介质：热水，入口温度、热水的流量见表1；（3）允许压降：不大于105Pa； （4）每年按300天计，每天24小时连续运行。 4、建厂地址：自选。 （牛乳在定性温度下的物性数据为ρc=1030kg/m3,μc=0.00305Pa?s,c ph=3893.9J/kg，λc=0.548W/（m?K）。）表1牛乳处理量、入口、出口温度及热水入口、出口 温度等 试选择一台板式换热器，用89℃的热水将牛乳由4℃加热至
71℃。已知牛乳年流量为5万吨，热水流量为8.5 m 3/h ，牛乳侧与水侧的允许压强不大于105Pa 。牛乳在定性温度下的物性数据为 ρh =1030kg/m 3 ,μc =0.00305Pa ?s,c ph =3893.9J/kg ，λc =0.548W/（m ? K ）。 1.计算热负荷 Q=W h c ph (-1T 2T )=1.93×3893.9×(71-4)=5.03×10 5 (W) 2.计算平均温差 根据热量衡算计算水的出口温度： t 2=t 1+ pc c c W Q =89- 3 1018.436.2503000??=38.01（℃） 逆流平均温差： = '?m t 17 89401.38ln 17-89-4-01.38--） （）（=50.65（℃） 水的定性温度： t m = 2 01 .3889+=63.505（℃） 查出定性温度下的物性数据： ρc =978 3 m kg μc =4.1×104-Pa·s pc c =4.17)(k ℃?kg j c λ=0.665)m (℃?W 3.初估算热面积及初选版型 粘度大于1×10Pa·s 的牛乳与水换热时，列管式换热器的K 值大约为115~470℃）（?2m W ，而板式换热器的传热系数为
目录 一、设计题目 (2) 1、牛头刨床的机构运动简图 (2) 2、工作原理 (2) 二、原始数据 (3) 三、机构的设计与分析 (4) 1、齿轮机构的设计 (4) 2、凸轮机构的设计 (10) 3、导杆机构的设计 (16) 四、设计过程中用到的方法和原理 (26) 1、设计过程中用到的方法 (26) 2、设计过程中用到的原理 (26) 五、参考文献 (27) 六、小结 (28)
一、设计题目 ——牛头刨床传动机构 1、牛头刨床的机构运动简图 2、工作原理 牛头刨床是对工件进行平面切削加工的一种通用机床，其传动部分由电动机经 带传动和齿轮传动z 0—z 1 、z 1 、—z 2 ，带动曲柄2作等角速回转。刨床工作时，由导 杆机构2、3、4、5、6带动刨刀作往复运动，刨头右行时，刨刀进行切削，称为工 作行程；刨头左行时，刨刀不进行切削，称为空回行程，刨刀每切削完一次，利用 空回行程的时间，固结在曲柄O 2 轴上的凸轮7通过四杆机构8、9、10与棘轮11和棘爪12带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
二、原始数据 设计数据分别见表1、表2、表3. 表1 齿轮机构设计数据 设计内容齿轮机构设计 符号n01d01 d02 z0 z1 z1’m01 m1’2n2 单位r/min mm mm mm mm r/min 方案Ⅰ1440 100 300 20 40 10 3.5 8 60 方案Ⅱ1440 100 300 16 40 13 4 10 64 方案Ⅲ1440 100 300 19 50 15 3.5 8 72 表2 凸轮机构设计数据 设计内容凸轮机构设计 符号L O2O4 L O4D φ[α]δ02 δ0 δ01δ0/ r0 r r 摆杆运动规 律单位mm mm °°°°°°mm mm 方案Ⅰ150 130 18 45 205 75 10 70 85 15 等加速等减 速 方案Ⅱ165 150 15 45 210 70 10 70 95 20 余弦加速度方案Ⅲ160 140 18 45 215 75 0 70 90 18 正弦加速度方案Ⅳ155 135 20 45 205 70 10 75 90 20 五次多项式 表3 导杆机构设计数据 设计内容导杆机构尺度综合和运动分析 符号K n2L O2A H L BC 单位r/min mm 方案Ⅰ 1.46 60 110 320 0.25L O3B 方案Ⅱ 1.39 64 90 290 0.3L O3B 方案Ⅲ 1.42 72 115 410 0.36L O3B 表4 机构位置分配表 位置号位置 组 号 学生号 A B C D 1 1 3 6 8/ 10 2 5 8 10 7/ 1/ 4 7 8 10 1 5 7/ 9 12 2 1/ 4 7 8 11 1 3 6 8/ 11 2 5 7/ 9 11 1/ 3 6 8/ 11 3 2 5 7/ 9 12 1/ 4 7 9 12 1 3 6 8/ 12 2 4 7 8 10
计课程设机械原理Course Design of Mechanical 设计题目：书本打包机 目录 设计任务 .................................................. 设计题目:书本打包机 ...................................... 1设计任务 ........................................... 书本打包机设计 ............................................ 第一章：功能分析及流程分析 ................................ 设计要求： ........................................... 功能分析： ........................................... 机构选用： ........................................... 包装示意图： .........................................
第二章各机构的选用及组合 ................................. 主要执行机构方案设计原理 ................................. 推书机构： ........................................... 剪纸机构： ........................................... 折上下边机构： ....................................... 涂糨糊贴标签机构： ................................... 整体机构 ............................................. 第三章各机构装配及设计 ................................... 原始数据及设计要求 ....................................... 机构的尺寸范围 ....................................... 工艺要求的数据 ....................................... 纵向推书运动要求 ..................................... 其他机构的运动关系 ................................... 工作阻力 ............................................. 第四章机构计算 ..........................................
第二章 1．根据使用的过滤设备、过滤介质及所处理的物系的性质和产品收集的要求，过滤操作分为间歇式与连续式两种主要方式。 2.当流体自上而下通过固体颗粒床层时，随着颗粒特性和气体速度的不同，存在着三种状态：固定床、流化床和气体输送。 3.食品乳化液通常有两种类型，即水包油与油包水型。 4.热传递的基本传递方式可以归纳为三种：热传导、热对流和热辐射。 5.以间壁式的热交换器为例，参与热交换的冷热流体被一固体壁隔开。这时，热冷流体之间的热量传递过程是： ①热流体与所接触的固体壁面之间进行对流传热； ②在固体壁内，高温的固体表面向低温的固体表面的热传导； ③固体壁面与其接触的冷流体之间的对流传热。 6.纯金属的热导率λ与电导率λe的关系：λ/λeT=L。热导率的单位为W/（m·K） 7.影响对流传热洗漱的因素很多，主要有： ①流体的状态：液体或气体，以及过程是否有相变，有相变时的对流传热系数比无相变时的对流传热系数大很多； ②流体的物理性质：影响较大的物性有密度、比热容、热导率和黏度等； ③流体的运动状态：层流、过渡流或湍流； ④流体的对流状态：自然对流或强制对流； ⑤传热表面的形状、位置及大小：如管、板、管束、管径、管子长度和排列、放置方式等。 8．冷凝的两种形式是：膜状冷凝和滴状冷凝。 9.影响冷凝传热的其他因素： ⑴蒸汽的流速和流动方向。 ⑵不凝性气体 ⑶过热蒸汽 ⑷冷凝面的高度、布置方式及结构。如在垂直壁面上开若干纵向沟槽，使冷凝水沿沟槽流下，以达到减薄冷凝液膜，提高对流传热系数的目的。 10.流化床中传热的特点： ①固体粒子的热容远较气体为大，因此，热惯性大； ②粒子剧烈运动，粒子与气体之间的热交换强度高； ③剧烈的沸腾运动所产生的对流混合，消灭了局部热点和冷点。 11.黑体：指能全部吸收辐射能的物体。 镜体：指能全部反射辐射能的物体。 透热体：指辐射能全部透过物体。 1.在列管式的换热器中用冷水将其工艺气体从180℃冷却到60℃，气体走壳程，对流传热系数为40W/（m2·K）。冷水走管程，对流传系数为3000W/( m2·K)。换热管束由φ25mm× 2.5mm的钢管组成，钢材的热导率为45W/(m·K)。若视为平面壁传热处理，气体侧的污垢热阻为0.00058 m2·K/W。问换热器的总传热系数是多少？ 解：气体对流传的热阻R1=1／α1=1/40=0.025 m2·K/W 冷却水对流传的热阻R2=1/α2=1/3000=0.00033 m2·K/W 管壁导热热阻R=b/λ=0.0025/45=0.000056 m2·K/W 总传热系数为：
. 机械原理课程设计答辩参考选题 1.机构选型？ 2.何谓何谓机构尺度综合？ 3.平面连杆机构的主要性能和特点是什么？ 4.何谓机构运动循环图？ 5.机构运动循环图有哪几种类型？ 6.在机构组合中什么是串联式组合？ 7.在机构组合中什么是并联式组合？ 8.在机构组合中什么是反馈式组合？ 9.平面机构的构件常见的运动形式有哪几种？ 10.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成直线移动。 11.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成摆动。 12.举例说明有哪些机构能满足机构的急回运动特性？ 13.对于外凸凸轮,为了保证有正常的实际轮廓,其滚子半径选取有什么要求？ 14.要求一对外啮合直齿圆柱齿轮传动的中心距略
小于标准中心距,并保持无侧隙啮合,此时应采用什么传动？ 15.在凸轮机构中,从动件按等加速、等减速运动规律运动时,有何冲击？ .. . 16.蜗杆的标准参数在何处,蜗轮的标准参数在何处？ 17.平面四杆机构共有几个瞬心,其中有几个绝对瞬心、几个相对瞬心？ 18.在平面机构中,每个高副引入几个约束、每个低副引入几个约束？； 19.当两构件组成转动副时,其瞬心位于何处？当构件组成移动副时,其瞬心位于何处？ 20.机械效率可以表达为什么值的比值？ 21.标准渐开线斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是什么？ 22.标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数是哪几个？ 23.从机械效率的观点看,机械的自锁条件是什么？
24.试叙机构与运动链的区别？ 25.试计算所设计机构的自由度。 26.试说明所设计机构的工作原理。 27.四杆机构同样可以将旋转运动的输入变为直线运动的输出，为什么有的摇摆式输送机要采用6杆机构？ 28.机械原理课程设计的任务一般可分为几个部分？ 29.机械原理课程设计的方法原则上可分为几类？ 30.机械运动方案设计主要包括哪些内容？ 31.执行机构按运动方式及功能可分为几类？ .. . 32.做匀速转动的机构常用的有哪几种？ 33.做非匀速转动的机构常用的有哪几种？ 34.分析凸轮机构在本设计中所起的作用。 35.做往复移动的机构常用的有哪几种？ 36.平面连杆机构的主要性能和特点是什么？ 37.凸轮机构的主要性能和特点是什么？ 38齿轮机构的主要性能和特点是什么？ 39.分析影响行程速比系数K值大小的几何尺寸。
1．计题目：糕点切片机 2．工作原理及工艺动作过程 糕点先成型（如长方体、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。通过两者的动作配合进行切片。改变直线间歇移动速度或每次间歇的输送距离，以满足糕点的不同切片厚度的需要。 3．原始数据及设计要求 1）糕点厚度：10~20mm。 2）糕点切片长度（亦即切片高）范围：5~80mm。 3）切刀切片时最大作用距离（亦即切片宽度方向）：300mm。 4）切刀工作节拍：40次/min。 5）工作阻力很小。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。 6）电机可选用，功率0.55KW（或0.75KW）、1390r/min。 4．设计方案提示 1）切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。 2）直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，是需要认真考虑的。调整机构必须简单可靠，操作方便。是采用调速方案，还是采用调距离方案，或采用其它调速方案，均应对方案进行定性分析比较。 3）间歇机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送进运动应在切刀返回过程中完成。需要注意的是，切口有一定的长度（即高度），输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程在时间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，应按照上述要求来选择间歇运动机构的设计参数。5．设计任务 1）根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图（A3）。 2）进行输送间歇运动、切刀往复直线运动的选型。 3）进行机械运动方案的评价和选择。 4）根据选定的电机和执行机构的运动参数拟订机械传动方案。 5）画出机械运动方案示意图。 6）对机械系统和执行机构进行尺寸设计。 7）画出机构运动简图。（A1） 7）对间歇机构或往复运动机构进行运动分析，绘制从动件的位移、速度、加速度曲线图。（A2）8）编写设计说明书。（用16K纸张，封面用标准格式）
设计任务书 1、设计题目：年处理量为4400吨桃浆蒸发器装置的设计； 试设计一套三效并流加料的蒸发器装置，要求将固形物含量10%的桃浆溶液浓缩到42%，原料液沸点进料。第一效蒸发器的饱和蒸汽温度为103℃，冷凝器的绝对压强为20kPa。 2、操作条件： （1）桃浆固形物含量：入口含量10%，出口含量42%； （2）加热介质：温度为103℃的饱和蒸汽，各效的冷凝液均在饱和温度下排出，假设各效传热面积相等，并忽略热损失； （3）每年按330天计，每天24小时连续生产。 3、设计任务： （1）设计方案简介：对确定的工艺流程及蒸发器型式进行简要论述。 （2）蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。 （3）蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。 （4）蒸发器的主要结构尺寸设计。 （3）绘制蒸发装置的流程图，并编写设计说明书。
目录 设计任务书 (1) 第1章绪论 (3) 1.1蒸发技术概况 (3) 1.1.1蒸发 (3) 1.1.2发生条件 (3) 1.1.3蒸发的两个基本过程 (3) 1.1.4影响因素 (3) 1.1.5影响蒸发的主要因素 (4) 1.2蒸发设备 (4) 1.2.1蒸发器 (4) 1.2.2蒸发器分类 (4) 1.2.3蒸发器的特点 (5) 1.3蒸发操作的分类 (7) 1.4蒸发在工业生产中的应用 (8) 第2章设计方案 (9) 2.1蒸发器的选择 (9) 2.2蒸发流程的选择 (9) 2.3操作条件 (10) 第3章蒸发器的工艺计算 (11) 3.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (11) 3.2估计各效溶液的沸点和有效总温度 (11) 3.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发器水量的初步计算 (13) 3.4蒸发器传热面积的估算 (14) 3.5有效温差的分配 (15) 3.6校正 (15) 3.7设计结果一览表 (17) 符号说明 (18) 参考文献 (20) 结束语 (21)
机械原理课程设计说明书 设计题目： 指导老师：哈丽毕努 设计者：马忠福 所属院系：新疆大学机械工程学院专业：机械工程及自动化 班级：机械 10-7 班 完成日期： 2014年7月 新疆大学 《机械原理课程设计》任务书
班级: 机械姓名: 马忠福 课程设计题目: 冲压式蜂窝煤成型机 课程设计完成内容: 设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的决策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图) 发题日期: 2014 年 6 月 15 日 完成日期: 2014 年 7 月 25 日 指导教师: 哈利比努
目录 一、蜂窝煤的功能和设计要求 (1) 二、工作原理和工艺动作分解 (2) 三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 (2) 四、执行机构的选型 (3) 五、机械运动方案的选定和评价 (4) 六、机械传动系统的传动比和变速机构 (5) 七、画出机械运动方案简图 (5) 八、对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算 (6) 1、带传动计算： (6) 2、齿轮传动计算 (6) 3、曲柄滑块机构计算 (6) 4、槽轮机构计算 (7) 5、扫屑凸轮计算 (7) 九、机械方案运动简图 (8) 十、参考文献 (9)
一、蜂窝煤的功能和设计要求 冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇峰窝煤（通常又称煤饼）生产厂的主要生产设备，这种设备由于具有结构合理、质量可靠、成型性能好、经久而用、维修方便等优点而被广泛采用。 冲压式蜂窝煤成型机的功能是将粉煤加入转盘的模简内，经冲头冲压成峰窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作： (1)粉煤加料； (2)冲头将蜂窝煤压制成型； (3)清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动； (4)将在模简内的冲压后的蜂窝煤脱模； (5)将冲压成型的蜂窝煤输送。 图1.1冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘位置示意图 冲压式蜂窝煤成型机的设计要求和参数有： (1)蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min； (2)驱动电机：Y180L-8，功率N=111KW；转速n=710r/min; (3)机械运动方案应力求简单； (4)图1.1表示冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘的相互位置情况。实际上冲头和脱模盘都与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时将粉煤冲压成蜂窝煤，脱模盘将以压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程中扫屑刷将冲头和脱模盘刷除粘着粉煤，模筒转盘上均布了模筒，转盘的间歇机构使加料的模筒进入冲压位置、成型的模筒进入脱模位置、空模筒进入加料位置。 (5)为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望冲压机构在冲压后有一保压时间。 (6)由于冲头压力较大，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效作用，减小原动机的功率。
机械原理课程设计剪板机设计说明书 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
机械原理课程设计说明书设计题目剪板机 成员 指导教师 2014年7月18日
前言 一．原始数据及设计要求 设计一剪板机械，主要功能是能将卷料展开并剪成一定长度的铁板，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。设计要求：原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为2000mm；每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一，铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的倍，；输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小。 剪板频率为30次/分钟。 二．项目组成员及分工 目录 一．选题意义 (1)
二．原理分析 (2) 三.设计方案及选择 (3) 设计方案分析 (3) 设计方案选择 (3) (3) (5) 四.选用机构的尺寸设计 (7) 机构自由度计算 (7) 间歇传动轮系的直径与转速的确定 (7) (7) (7) 剪断传动机构的尺寸确定 (9) (9) (10) 五．选定机构的运动分析 (14) 位移分析 (14) 速度分析 (14)
加速度分析 (16) 机构运动循环 图 (18) 六．心得体会 (19) 七．参考文献 (22) 八．附录 (23)
一．选题意义 剪板机常用来剪裁直线边缘的板料毛坯。剪切能保证被剪板料剪切表面的直线性和平行度要求，并减少板材扭曲，以获得高质量的工件。板金行业的下料剪切工具，广泛适用于机械工业，治金工业，等各种机械行业，主要作用就是用于金属剪切在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。 二．原理分析 剪板机分为送料机构，剪断机构，卸料机构三个部分，由一台电动机为机器提供动力。送料机构可以应用两个夹紧的皮带轮将卷状的板料加为直板。而剪断机构可以利用齿轮传动与杆件的联合传动带动刀具剪切钢板，并通过齿轮的变传动比使刀具达到规定的剪切频率。卸料机构则只需要皮带轮将剪切完成的铁板送之规定地点即可。 三．设计方案与选择 设计方案分析 铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择： ⑴、如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位
食品工程原理 课程设计说明书米糠油冷却用列管式换热器的设计 姓名：马坦 学号：201111010704 班级：食工1107 2013年12月13日
目录 一、设计依据及指导思想----------------------------------------------------------3 二、主要参数说明-------------------------------------------------------------------3 三、设计计算-------------------------------------------------------------------------5 1、确定设计方案------------------------------------------------------------------5 2、确定物性数据------------------------------------------------------------------5 3、计算总传热系数---------------------------------------------------------------6 4、计算传热面积------------------------------------------------------------------7 5、工艺结构尺寸------------------------------------------------------------------7 6、换热器核算---------------------------------------------------------------------9 1）热量核算--------------------------------------------------------------------9 2）换热器内流体的流动阻力-----------------------------------------------11 3）换热器主要结构尺寸和计算结果总表-------------------------------13 7、离心泵的选择------------------------------------------------------------------13 四、设计结果--------------------------------------------------------------------------16 五、参考文献--------------------------------------------------------------------------16
华中农业大学HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 题目：食品工程原理课程设计 班级：食工1002班 姓名：张国秀 学号： 2010309200212 日期： 指导老师：
列管式换热器设计任务书 一、设计题目：列管式换热器的设计 二、设计任务及操作条件 1、处理能力：6000㎏/h 2、设备形式：列管式换热器 3、操作条件 ①油：进口温度140℃，出口温度40℃； ②冷却介质：循环水，进口温度30℃，出口温度40℃； ③允许压强降：不超过107 Pa； 4、确定物性数据： 定性温度:可取流体进出口温度的平均值。 壳程油品的定性温度T=（140+40）/2=90℃ 管程循环水的定性温度t=(30+40)/2=35℃ 根据定性温度分别查取壳程和管程流体的有关物性数据：油在90℃时密度ρ0=825㎏/m3 比热容Cp0 =2.22 kJ/(㎏·℃) 黏度μ0=0.000715Pa·s 导热系数λ0=0.140 W/(m·℃) 水在35℃时密度ρi=994㎏/m3 比热容Cp i=4.08 kJ/(㎏·℃) 黏度μi=0.000725Pa·s 导热系数λi=0.626W/(m·℃) 5、每年按330天计算，每天24小时连续运行。
目录 第一节概述及设计方案简介 (5) 1 概述 (5) 1.1 换热器 (5) 1.2换热器的选择 (5) 1.3 流动空间的选择 (7) 1.4 流速的确定 (7) 1.5 材质的选择 (7) 1.6 管程结构 (8) 1.7 壳程结构 (9) 1.8 壳程接管 (10) 2 设计方案 (10) 3 主要符号参考说明 (11) 第二节工艺计算及主体设备设计计算 (12) 2.1 计算传热系数 (12) 2.1.1 计算管程对流传热系数 (12) 2.1.2 计算壳程对流传热系数 (12) 2.1.3 计算总传热系数 (12)
机械原理课程设计说明书设计题目：压床机构设计 自动化院（系）机械制造专业 班级机制0901 学号20092811022 设计者罗昭硕 指导老师赵燕 完成日期2011 年1 月4日
一、压床机构设计要求 1 ．压床机构简介及设计数据 1.1压床机构简介 图9—6所示为压床机构简图。其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr而运动。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。 1.2设计数据
1.1机构的设计及运动分折 已知：中心距x1、x2、y, 构件3的上下极限角，滑块的冲程H，比值CE ／CD、EF／DE，各构件质心S的位置，曲柄转速n1。 要求：设计连杆机构, 作机构运动简图、机构1～2个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在l号图纸上。 1.2机构的动态静力分析 已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量Js(曲柄1和连杆4的重力和转动惯量（略去不计)，阻力线图(图9—7)以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。 要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作图部分亦画在运动分析的图样上。 1.3飞轮设计 已知：机器运转的速度不均匀系数δ．由两态静力分析中所得的平衡力矩Mb;驱动力矩Ma为常数，飞轮安装在曲柄轴A上。 要求：确定飞轮转动惯量J。以上内容作在2号图纸上。 1.4凸轮机构构设计 已知：从动件冲 程H，许用压力角 [α ]．推程角δ。，远 休止角δ?，回程角δ'， 从动件的运动规律见 表9-5，凸轮与曲柄共 轴。 要求：按[α]确定 凸轮机构的基本尺 寸．求出理论廓 线外凸曲线的最小曲 率半径ρ。选取滚子 半径r，绘制凸轮实际 廓线。以上内容作在 2号图纸上 压床机构设计 二、连杆机构的设计及运动分析
食工原理课程设计指导书 《食工原理课程设计》指导书 一、课程设计的目的及意义： 现代食品工业要求相关工程技术人员不仅应是一名工艺师，还应当具备按工艺要求进行生产设备的选型配套，生产线的相关工程设计能力。可见，食品科学与工程专业的学生有必要进行工程设计能力的培养和训练。特别是对于本专业毕业时只作毕业论文而不作毕业设计的绝大多数学生来说，这种培养和训练显得尤为重要。 食品工程原理课程设计(以下简称课程设计)是在学完《食品工程原理》后的一个阶段性、实践性教学环节。通过完成某一工程设计任务，培养学生综合运用《食品工程原理》及相关先修课程的基础知识和解决实际问题的工作能力。课程设计要求学生按设计任务书的要求，在规定时间内完成某一涉及食品工程单元项目的设计任务。应予指出，课程设计不象平时做的练习题有一个共同的答案。设计本意上应含有创新思维成分，设计结果以优劣予以评价。课程设计任务书不象习题题目那样给出充分的条件和数据。设计计算中的很多数据往往需要设计者查阅相关手册和资料，进行系统的收集、分析比较和选用，任何一个数据的选定均要说明理，这就需要综合运用所学的各类知识，经过全面、细致地分析和
思考方能确定。课程设计不是一个单纯的解题过程，而应是一个含有创作成分的实践过程。课程设计中不仅要通过调查研究，确定工艺流程及设计方案，所确定的流程和方案应能保证日后的设计、施工和投入运行都能得到完全地实施，即工程的可行性。还要对工艺设备进行选型配套设计计算，编制设计计算说明书，并用工程图将设计结果表达出来，以便指导工程施工。 在课程设计中着重以下几种能力的训练和培养： 1. 培养正确、系统的设计思想，全盘考虑工程设计任务，兼顾技术上的先进性、可行性和经济合理性，以人为本，注意操作者安全及劳动条件的改善和环境的保护，并用这种设计思想去分析和解决实际问题。 2. 培养从生产现场和文献资料中进行调查研究的能力。通过现场调查，参考和分析已建工程的经验和教训，结合本设计的客观实际，确定设计方案。通过查阅资料，选用公式，收集数据，进行具体设计计算。 3. 培养熟练、准确的工程计算能力。 4. 培养用简洁的文字、规范清晰的图表来表达自己设计思想和结果的能力。二、课程设计题目：果汁饮料蒸发浓缩工艺与设备设计 利用双效顺流蒸发器浓缩桔子汁，进料流量为20XXkg/h，固形物质量分数14％，沸点进料，第一效沸点
机械原理 课程设计说明书 设计题目：牛头刨床 设计日期：20011年07 月09 日 目录 1.设计题目 (3)
2. 牛头刨床机构简介 (3) 3.机构简介与设计数据 (4) 4. 设计内容 (5) 5. 体会心得 (15) 6. 参考资料 (16) 附图1：导杆机构的运动分析与动态静力分析 附图2：摆动从计动件凸轮机构的设计 附图3：牛头刨床飞轮转动惯量的确定 1设计题目：牛头刨床 1.）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。 2.）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。 3.）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。
2、牛头刨床机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。为此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。 3、机构简介与设计数据 3.1.机构简介 牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固 结在其上的凸轮8。刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。
成绩 机械原理课程设计 设计题目平压印刷机机构 学院工学院 专业年级机制122 宋宏泽 同组王琳王旭侯善蕾 指导教师海蓉 （2014 年7月） 中国农业大学教务处制
本科生课程设计任务书 2013 —2014 学年夏季学期 工学院机械设计制造及其自动化专业课程设计名称：机械原理课程设计 设计题目：平压印刷机机构设计 完成期限：自2014 年6 月30 日至2014 年7 月9 日共1.5 周设计依据、要求及主要容（可另加附页）： 一、设计参数 由于是自拟题目，故设计参数需要根据背景调查，结合设计考虑，进行自行拟定。 二、设计任务 1、绘制整机工作的运动循环图 2、设计减速系统 3、设计执行机构 三、要求 1、设计报告正文中必须包含 机构的尺寸设计和参数设计 必要的图示说明、解析式推导过程 编制程序的流程框图 解析式与程序中的符号对照表 源程序清单 打印结果（含量纲的数表、图形） 2、设计报告格式要求 word文档打印设计报告（用语规，标点符号正确，无错别字） C语言程序（或其它）进行运动分析与受力分析 excel（或其它）打印数表与曲线 cad、flash/PPT（或其它）绘制机构运动简图 Inventor（或其它）表现三维效果——选做
3、课程设计报告装订顺序 统一格式封皮 统一格式任务书 统一格式目录 统一格式正文 设计总结（心得体会、建议等——言简意赅） 统一格式参考文献 四、参考文献 参阅《机械原理辅助教材》中所列参考文献 五、设计进度建议 第1周： 周一：讲课，布置设计题目，课程设计实习 周二：实验室看模型，查阅资料，绘制运动循环图，拟定运动方案，绘制机构运动简图周三~周四：方案设计草图机构设计和分析，推导解析式，编制程序 周五：数学模型，编制程序，上机调试，设计报告定稿 周六~周日：确定参数 第2周： 周一~周二：交设计报告，答辩 指导教师（签字）：
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。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
《机械原理》课程设计任务书 搅拌机机构设计与分析 1.机构简介 搅拌机常应用于化学工业和食品工业中对拌料进行搅拌工作如附图1（a）所示，电动机经过齿轮减速，通过联轴节（电动机与联轴节图中未画）带动曲柄2顺时针旋转，驱使曲柄摇杆机构1-2-3-4运动，同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢旋转。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀拨动。 工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如附图1（b）所示。 附图1 搅拌机构（a）阻力线图（b）机构简图 2.设计数据 设计数据如附表1-1所示。 附表1-1 设计数据
3. 设计内容 连杆机构的运动分析 已知：各构件尺寸及重心位置，中心距x,y,曲柄2每分钟转速n 2。 要求：做构件两个位置（见附表1-2）的运动简图、速度多边形和加速度多边形，拌勺E 的运动轨迹。以上内容画在2号图纸上。 附表1-2 机构位置分配图 曲柄位置图的做法，如图1-2所示：取摇杆在左极限位置时所对应的曲柄作为起始位置1，按转向将曲柄圆周作十二等分，得12个位置。并找出连杆上拌勺E 的各对应点E 1,E 2…E 12,绘出正点轨迹。按拌勺的运动轨迹的最低点向下量40mm 定出容器地面位置，再根据容器高度定出容积顶面位置。并求出拌勺E 离开及进入容积所对应两个曲柄位置8’和11’。附图1-2 曲柄位置 目 录 1课程设计的任务与要求
1.1机械原理课程设计任务书 1.2机械原理课程设计的参考数据 1.3机械原理课程设计的目的与要求 1.3.1、机械原理课程设计的目的 1.3.2、牛头刨床的工作原理与机构组成（设计三个方案并选出其中最合适的方案并说明理由。每一小组成员最终设计方案允许一致，但每个人的尺寸参数需不一致） 2课程设计的机构 2.1原动件设计 2.1.1电机选型 2.1.2减速器设计（选择好传动比，画出轮系即可） 2.2运动循环图 2.3导杆机构的运动分析 2.4导杆机构的动态静力分析 2.5齿轮机构设计 2.6凸轮机构设计 2.7飞轮设计 3设计小结 4参考文献 心得体会 机械原理课程设计是培养学生综合运用所学知识。发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过
合肥学院 HEFEI UNIVERSITY 食工原理课程设计 题目:甲苯-乙苯连续精馏塔设计 系别: 生物与环境工程系 专业: 12食品科学与工程 学号: 1202061011 姓名: 方平 指导教师: 于宙 二零一四年十月二十七日
目录 第一部分设计任务书 1、设计题目 (5) 2、设计概述 (5) 3、设计内容 (6) 第二部分精馏塔的设计 1 精馏塔的物料衡算 (7) 1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8) 1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8) 1.3物料衡算 (8) 2 塔板数的确定 (9) 2.1甲苯、乙苯的温度-组成 (10) 2.2确定操作的回流比R (11) 2.3求操作线方程 (12) 2.4图解法求理论塔板层数 (13) 3 塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 (14) 3.1操作压力计算 (14) 3.2操作温度计算 (14) 3.3平均摩尔质量计算 (15) 3.4平均密度计算 (15) 3.5液体平均表面张力计算 (18) 3.6液体平均粘度计算 (20) 4 精馏塔的气、液相负荷计算 (22) 4.1精馏段气、液相负荷计算 (22) 4.2提馏段气、液相负荷计算 (22) 5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (23) 5.1塔径的计算 (23)
5.2精馏塔有效高度的计算 (25) 6 塔板主要工艺尺寸的计算 (25) 6.1溢流装置计算 (25) 6.2塔板布置 (27) 7 筛板的流体力学验算 (30) 7.1塔板压降 (30) 7.2液面落差 (32) 7.3液沫夹带 (32) 7.4漏液 (33) 7.5液泛 (33) 8 塔板负荷性能图 (34) 8.1精馏段塔板负荷性能图 (35) 8.2提馏段塔板负荷性能图 (37) 9 精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (41) 10 精馏塔接管尺寸计算 (42) 10.1塔顶进气管 (42) 10.2塔顶回流液管 (43) 10.3进料管 (43) 10.4塔釜出料管 (43) 10.5塔釜进气管 (43) 11 主要辅助设备的选型 (44) 11.1冷凝器的设计 (44) 11.1.1确定设计方案 (44) 11.1.2确定物性数据 (44) 11.1.3计算热负荷 (45) （1）壳程液流量 (45) （2）壳程流体的汽化潜热 (45) （3）热负荷 (46) 11.1.4逆流平均温差 (46)
目录 1 食品工程原理课程设计任务书 (1) 2 概述与设计方案的选择 (3) 2.1 概述 (3) 2.1.1 换热器 (3) 2.1.2 换热器的选择 (3) 2.1.3 流动空间的选择 (5) 2.1.4 流速的确定 (5) 2.1.5 材质的选择 (6) 2.1.6 管程结构 (6) 2.1.7 壳程结构 (7) 2.2 设计方案简介 (8) 2.2.1选择换热器的类型 (8) 2.2.2 流体流动空间及流速的确定 (8) 3 工艺及设备设计计算 (9) 3.1 确定物性数据 (9) 计算总传热系数 (9) 3.1.1 热流量 (9) 3.1.2平均传热温差 (9) 3.1.3 冷却水用量 (10) 3.1.4 总传热系数K (10) 3.2传热面积的计算 (10) 3.3工艺结构尺寸 (11) 3.3.1 管径和管内流速 (11) 3.3.2 管程数和传热管数 (11) 3.3.3 平均传热温差校正及壳程数 (11) 3.3.4 传热管排列和分程方法 (11) 3.3.5壳体内径 (12) 3.3.6 折流板数 (12) 3.3.7 接管 (12) 3.4 换热器核算 (12) 3.4.1 热量核算 (12) 3.4.2 换热器内流体的流动阻力 (14) 4 设计结果汇总表 (16)
5 讨论 (17) 参考资料 (18) 结束语 (19) 附录（主要符号说明） (20)
1 食品工程原理课程设计任务书 1.1 设计题目 年处理量为 7.4 万吨花生油换热器的设计； 1.2 操作条件 （1）花生油：入口温度110℃，出口温度40℃； （2）冷却介质：采用循环水，入口温度20℃，出口温度30℃；井水，入口压强0.3MPa 。 （3）每年按330天计，每天24小时连续生产。 （4）花生油定性温度下的物性数据： （5）允许压强降：不大于30kPa 。 （6）换热器热损失：以总传热量的5%计。 （7）油侧污垢热阻0.000176 m 2·K /W ，水侧污垢热阻0.00026 m 2·K /W. 1.3 设计任务 （1）设备型式：列管式换热器； （2）选择适宜的列管式换热器并进行核算； （3）绘制设备工艺条件图，并编写设计说明书。 （4）工艺设计计算包括：选择适宜的换热器并进行核算，主要包括物料衡算和热量衡算、热负荷及传热面积的确定、换热器主要尺寸的确定、总传热系数的校核等。（注明公式及数据来源） （5）结构设计计算：选择适宜的结构方案，进行必要的结构设计计算。主要包括管程和壳 程分程、换热管尺寸确定、换热管的布置、折流板的设置等。（注明公式及数据来源） （6）绘制工艺流程图 绘制工艺流程图一张； CAD 绘制。 （7）编写设计说明书 设计说明书的撰写应符合规范与要求。 1.4 参考书 （1）贾绍义，柴诚敬.《化工原理课程设计》，天津大学出版社； c) w/(m. 14.0c) /(kg. k 22.2c S .a 1015.7kg/m 8450 c 0 pc 4-c 3 c ==?=λμρJ P ＝