【正文】 ? = 510?? kcal/(m? h? ℃ ) 熱容： Cm=(kg? ℃ ) 粘度 u=? 105Pa? S 取 de= 所以殼側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)為： a 外 =*(/do)*(de)*(do*Gu/u)*(Cm*u/)1/3 =6423kcal/(m2*h*℃ ) 總傳熱系數(shù)核算 管 程 ，殼程污垢熱阻各取 由《 小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè) 》可知總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為： K= ????? Raa 外內(nèi)111 則： K= kcal/(m2*h*℃ ) =(m2*h*℃ ) 傳熱面積的核算 以水的吸熱來計(jì)算 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 從前面主換熱器的計(jì)算中可知水吸熱為： Q4Q2 則實(shí)際轉(zhuǎn)熱量為： Q= (Q4Q2)*=平均溫差： tm=1222ln tttt????? =℃ ℃ 傳熱面積： S=Q/(K*tm)= 安全系數(shù)： 8 0 .1 6 2 .8 2 7 .5 5 %6 2 .8 ? 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用 學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。 最后，我要感謝我的父母對(duì)我的關(guān)系和理解，如果沒有他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。感謝老師四年來對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長的關(guān)心和愛護(hù)。 最后，我要特別感謝 我的導(dǎo)師劉望蜀 老師、 和研究生助教吳子儀 老師。在論文的撰寫過程中 老師們 給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠的感 謝。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的 最美好的記憶。從這里走出，對(duì)我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)， 為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明 確的說明并表示了謝意。 = （ 2）低變爐 催化床層的阻力降 : 催化床層變換氣的平均溫度： 190℃ 催化床層變換氣的壓 力 :1800kp 催化床層變換氣的平均分子量： M=∑ YiMi=催化床層變換氣的重度： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 r= 1 6 .1 72 7 3 1 9 0 1 0 1 .3 32 2 .4 2 7 3 1 8 0 0??? = 氣體重度流量 (濕 )G： G=2 34??? = kg/m3 *h 催化床層的高度 : L= 234 ? = 催化劑床層阻力降 : △ P = LE Edpv Gf ??????? ? = 已知條件： 水進(jìn)主換熱器的溫度： 20℃ 水出主換熱器的溫度： 100℃ 變換氣進(jìn)主換熱器的溫度： 390℃ 變換氣進(jìn)主換熱器的溫度： 250℃ 傳熱面積的計(jì)算 以水的吸熱來計(jì)算 從前面主換熱器的計(jì)算中可知水吸熱為： Q4Q2 則實(shí)際轉(zhuǎn)熱量為： Q= (Q4Q2)*=平均溫差： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 tm=1222ln tttt????? = (3 9 0 2 5 0 ) (1 0 0 2 0 )(3 9 0 2 5 0 )ln(1 0 0 2 0 )? ? ???=℃ 取 K=250 kJ/(m2*h*℃ ) 傳熱面積： S=Q/(K*tm)= 設(shè)富裕傳熱面積為： 30% S 實(shí) =*= 選擇固定管板式換熱器： 公稱直徑： 600 mm ,公稱面積： M2,管子總數(shù)： 232，管長： 管程數(shù)： 2，殼程數(shù)： 1，管子：￠ 25，管子排列方式：三角形 設(shè)備直徑與管板 的確定 管板直徑的計(jì)算公式： D=(n/? ) n—— 管數(shù) ? —— 管板填充系數(shù)，取 t—— 管子中心距，取 所以 D= ? = 管 板直徑選用￠ ，設(shè)備外徑為￠ 傳熱系數(shù)的驗(yàn)算 管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算公式如下： a 內(nèi) = Re=G*d/u Pr=u*Cm/? ? u= i i iiiy u MyM???? 粘度的計(jì)算： 查《化工原理》在 320℃時(shí)，各氣體的 u 值如下： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 組分 CO2 CO H2 CH4 N2 H2O Ar u(mp*s) 根據(jù)公式得： i i im iiy u Mu yM??? ?? =*s=(m*h) 導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算： 查《化工原理》在 320℃時(shí)，各氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值如下： 組分 CO2 CO H2 CH4 N2 H2O Ar ? 根據(jù)公式得： ????? ?iiiii My My ?? =(h*℃ ) 熱容的計(jì)算： 變換氣在 320℃時(shí)根據(jù)《物理化學(xué)教程》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱容以及表 和 可得。 dp—— 顆粒直徑 ,米 。（ 2） =(標(biāo) )/h 出低變爐 變換氣中 CO%=% 進(jìn)低變爐 的變換氣濕組分： 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O Ar 合計(jì) 含量％ 100 M3(標(biāo) ) 1955 Kmol n=%%=% 在 190℃時(shí) ， Kp= 則： W== U= (+)+(+) = V= = q= 28 9 .4 5 4 2 8 5 .3 4 1 .6 7? ? ? = 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 ?????? ?? ????? ???? qu ququWn quWnqkKpTo ln22ln = 所以： V01 =T0*V0 = = M3 備用系數(shù)取： 所以： V0 1= = M3 觸媒直徑的計(jì)算 （ 1）假設(shè)觸媒直徑為 計(jì)算觸媒直徑的公式 : 催化劑床層阻力降 : △ P= LE Edpv Gf ??????? ? △ P—— 氣體通過觸媒床的壓力降 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 U=Kp(A+B)+(C+D)。 L—— 觸媒床高度 ,米 。 f —— 摩 擦系數(shù) ,一般取 。 V=KPABCD。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 A 30 b/103 c/105 CH4可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3來計(jì)算熱容： 表 物質(zhì) A B c d CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Ar Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q1=**（ 390+273） = 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 水的帶入熱 Q2: 水在 20℃時(shí) Cp= kJ/（ kmol.℃ ） Q2=X*(20+273)*=*X 出熱： 變換氣在出口溫度為 250℃， T=523K 時(shí)根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱容。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 CH4可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3來計(jì)算熱容： 表 物質(zhì) A b C D CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Ar Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q2=**（ 920+273） = 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 （ 2）出熱： 轉(zhuǎn)化氣在 370℃時(shí) T=643K 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來計(jì)算熱 容。 計(jì)算結(jié)果如下： 組分 H2 H2O CO CO2 Ht（ kcal/kmol） Ht（ kJ/kmol） 放熱： CO +H2O=CO2+H2 （ 1） △H1= （ ∑ Hi） 始 － （∑ Hi） 末 =所以： Q1= = kJ 氣體吸熱 Q2： 氣體吸熱時(shí)的平均溫度：（ 180+200） /2=190℃， T=463K 根據(jù)《物理化學(xué)教程》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+bT+CT2來計(jì)算 熱容。 ni —— 始態(tài)或末態(tài)氣