年產(chǎn)15萬(wàn)噸液氨合成工段工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-06-27 12:30 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （1）選型 選螺旋板換熱器，外殼216。800x8,螺旋板頭數(shù)為2，通道寬4m螺旋板厚=3mm，板間距b=4mm, （2） 換熱負(fù)荷=(521365)= KJ 熱氣從內(nèi)旋，冷氣從外經(jīng)內(nèi)向外。（3）傳熱系數(shù)計(jì)算 通道截面積=6x2x2= 通道直徑de=2b== 螺旋體外徑 D0=10008x2=984mm DH=( D0+ d0)/2=(984+150)/2=567mm冷氣體對(duì)板傳熱系數(shù): 0=（1+）λ/ =(())X(())(1+)=(. ℃)注：℃，℃ t平=（+）/2=℃ yNH3= 查Cpm==(. ℃) = KJ/熱氣體對(duì)板傳熱系數(shù)：t進(jìn)=447℃ t出=487℃t平=（447+487）/2=467℃ yNH3= 查Cpm== KJ/(. ℃) = KJ/i=（1+）λ/ =(())x(())(1+)= KJ/(. ℃)總傳熱系數(shù) 取R= (. ℃)/KJ λ鋼= KJ/(. ℃)K=1/(1/+1/++)= KJ/(. ℃)（4）傳熱面積F=Q/K△tmΔtm=((487478)())/ln(487478)/ ()=F=()=（1）選臥式U型換熱管（2） d外= d內(nèi)= d平~=（3）熱負(fù)荷Q= KJ/t NH3（4）產(chǎn)量W= t NH3/h（5）冷氣體壓力p=15Mpa（6）氣入口溫度 t入=360℃（7）氣出口溫度 t出=220℃（8）進(jìn)氣量 V==(標(biāo))/h（9）副產(chǎn)蒸氣壓力p=（10）軟水入口溫度 t入=30℃（11）蒸氣飽和溫度 t蒸=℃α。＝。式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(360+220)=290℃ p平=15Mpa之值 (1) 壓縮系數(shù)Z查《氮肥》（理）表11氣體的臨界常數(shù)NH3CH4ArH2N2YiTci,K151Pci,MpaTcm=ΣyiTci=++++=Pcm=Σyipci=++++=對(duì)比壓力 Pr=15/=, 對(duì)比溫度 Tr=(290+273)/=查《氮肥》（理）普遍化壓縮系數(shù)之四得 Z=(2) 混合氣體平均分子量 M平=ΣyiMi=++++=(3) 氣體熱容 查氣體比熱容NH3CH4ArH2N2Pi MpaCpi KJ/Kmol. ℃Cp=∑yiCpi=++*++= KJ/ C(4) 氣體導(dǎo)熱系數(shù)λ 高溫下含氮混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，用氮的對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)圖進(jìn)行計(jì)算查《氮肥》（理）臨界修正參數(shù)NH3CH4ArH2N2YiTci,K239Pci,Mpa18．030,KJ/(.℃)Tcm`=∑yiTci=++++=Pcm`=∑yipci=++++ =′cm`=∑yiP′ci=++++= KJ/(. ℃)假對(duì)比參數(shù)Pr`=15/= Tr`=(290+273)/=查《氮肥》（理）導(dǎo)熱系數(shù)，r= λ=λrλcm`== KJ/(. ℃)(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2NH3YiCi11μi Kg/()Mi1/24高壓下含氨混合氣體的粘度μ＝∑yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2∑yiMi1/2=++++=μ=(++++)/=()(6) 雷諾準(zhǔn)數(shù)重量流量 W＝VM平/=管道截面積，設(shè)管道數(shù)量91根F=**91=則重量流速G=w/F=() Re=doG /μ= =（7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=()= =管內(nèi)給熱系數(shù)0== KJ/(. ℃)i= KJ/(. ℃)式中q=Q/FQ鍋爐熱負(fù)荷，KJ/h, F鍋爐換熱面積，M2, P蒸氣壓力，Mpa設(shè)鍋爐換熱面積F= ，代入上式i=()= KJ/(. ℃ )設(shè)氣相測(cè)污垢系數(shù)R1＝－4(. ℃)/KJ設(shè)液相側(cè)污垢系數(shù)R2=(. ℃)/KJδ= λ鋼= KJ/(. ℃)K=1/(()+()+++)=(. ℃)Δtm=[()(22030)]/ln()/ (22030)=℃F=Q/K△tm=()=實(shí)取換熱面積 F=37 m2，需列管數(shù)n=F/Лdl=37/()≈91（1）選列管式挽熱器，冷氣走殼程，熱氣走管程（2）列管尺寸Ф14＊2無(wú)縫鋼管 d外= d內(nèi)= d平~=（3）熱負(fù)荷Q=（4）產(chǎn)量W= t NH3/h（5）冷氣體壓力p=15Mpa（6）冷氣入口溫度 t入=℃（7）冷氣出口溫度 t出=160℃（8）冷氣氣量 V=(標(biāo))/h（9）熱氣體壓力p=15Mpa（10）熱氣入口溫度 t入=220℃（11）熱氣出口溫度 t出=℃（12）熱氣氣量V′=(標(biāo))/h0＝式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(220+74)=147℃．C p平=(1) 壓縮系數(shù)和體積流量由廢鍋壓縮系數(shù)計(jì)算知 Tcm=,Pcm=對(duì)比壓力 Pr=15/=, 對(duì)比溫度 Tr=(+273)/=查《氮肥》（理）普遍化壓縮系數(shù)之四得 Z=則 氣體體積流量 V=V0Zp0T/(pT0)=(15x273)=(2) 混合氣體平均分子量 M平=(3) 氣體熱容 查《氮肥》（理）并計(jì)算得Cp=℃(4) 氣體導(dǎo)熱系數(shù)λ查《氮肥》（理）188表常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)NH3CH4ArH2N2Λ0i,KJ/(. ．C)Mi1/3由λ0m=∑λi0yi Mi1/3/∑yi Mi1/3計(jì)算∑yi Mi1/3=++++=λ0m=(++++)/= KJ/(. ℃)由前計(jì)算 Tcm′= pcm′= 查《氮肥》（理）普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)，λr=λ/λ0m=λ=== KJ/(. ℃)(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2Ci11μi Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度μ=∑yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2=(++++)/= Kg/()(6) 雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)取管內(nèi)流速ω＝密度 ρ=M平 pT0/(Z p0VoT)=()/()= Re=doωρ/μ= =(7)普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=()=,=管內(nèi)給熱系數(shù) 0=i =λ/(μ/μm)式中冷氣體物性數(shù)據(jù)取平均溫度 t平=(+160)/2=℃(1) 壓縮因子Z由前計(jì)算知 Tcm= pcm=對(duì)比壓力 pr=15/= Tr=(+273)/=查《氮肥》（理）普遍化壓縮系數(shù)之四得Z＝(2) 混合氣體分子量．M平=++++=(3)氣體熱容查氣體比熱容NH3CH4ArH2N2Pi MpaCpi KJ/Kmol. ．CCp=∑yiCpi=++++= KJ/ C(4) 導(dǎo)熱系數(shù)λ查《氮肥》（理）188表常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)NH3CH4ArH2N2Λ0i,KJ/(. ℃)Mi1/3由λ0m=∑λi0yi Mi1/3/∑yi Mi1/3其中 ∑yi Mi1/3=++++=λ0m=(++++)/= KJ/(. ℃)由前計(jì)算 Tr= pr=《氮肥》（理）普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)λr=λ/λ0m= λ=== KJ/(. ℃)(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2Ci11μi Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度 μ=∑yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2其中 ∑yiMi1/2=++++=μ=(+*+++)/=()(6) 換熱器尺寸設(shè)計(jì)設(shè)換熱器面積 F=240m2，換熱管L=則換熱管數(shù) n=F/(πd L)=240/()=1663根管間距 to=== 取to=18mm正六邊形排列 層數(shù)a=(12n33)1/2/6= 實(shí)取24
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