【正文】 輸入總熱量： Q 入 3 = + kJ/h 輸出熱量 1. 煤氣帶走的熱量 設在第三段初冷器的煤氣出口處溫度為 335℃，則在下邊的計算中應用到以下數(shù)據(jù)： 物料名稱 溫度 ( ℃ ) 比熱（ kJ/kg K） 干煤氣 33 水蒸氣 33 畢業(yè)設計說明書 29 粗苯氣 33 氨 33 硫化氫 33 第三段初冷器中煤氣帶走的熱量： ① 干煤氣帶走的熱量： q1 = 33 = kJ/h ② 水蒸氣帶走的熱量： q2 = ( + 33) = kJ/h ③ 粗苯氣帶走的熱量： q3 = 2200 33 = kJ/h ④氨帶走的熱量： q4 = 388 33 = kJ/h ⑤硫化氫帶走的熱量： q5 = 33 = kJ/h 則煤氣在第三段初冷器中帶出的總熱量為： Q12 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 = + + + + = kJ/h 2. 水和焦油帶走的熱量 Q14 在第三段初冷器中，水和焦油的平均溫度為： tcp = 33 3345? = ℃ 而焦油比熱為： Cc =( + 103 ) = kJ/kg K 水的比熱為 kJ/kg K 所以： Q14 = [( + 193) + ] = 8308445 kJ/h 3. 冷卻水帶走的熱量： 冷卻水升溫后， Q15 = 25W 3 式中： 25 — 三段循環(huán)水的出口溫度，℃ 畢業(yè)設計說明書 30 這樣就可以得到第三段初冷器總的輸出熱量為： Q 出 3 = Q13 + Q14 + Q15 = 8308445 + + = + ∵ Q 入 3 = Q 出 3 得第三段所用循環(huán)水量為： W3 = kg/h 即 W3 = m3/h 通過上面的計算，我們了解了初冷器各段的熱平衡情況并通過熱平衡計算出了各段所需的冷卻水量 ，由此可得出整個初冷器的熱平衡如下表： 表 6 初冷器 熱平衡 荒煤氣總的輸入熱量 kJ/h 輸出熱量 kJ/h 煤氣帶走的熱量 冷凝液帶走的熱量 8308445 一段采暖水帶走的熱量 二段采暖水帶走的熱量 三段采暖水帶走的熱量 小計 主要設備計算 初冷器的工藝計算 （ 1）從煤氣至金屬壁的給熱系數(shù) α1 按下式計算： lgα1 = + 式中： x — 水蒸氣體積占濕煤氣總體積的平均百分數(shù) 而， x = （ ?? ） 210 = ∴ lgα1 = + = α1 = ㎡ h K = 1932 KJ/㎡ h℃ (2) 計算從金屬壁至水的給熱系數(shù) α2 按下式計算 α2 = 為求得給熱系數(shù)α 1 必須先確定水流速，設采用冷卻面積為 4600 ㎡的橫管 畢業(yè)設計說明書 31 初冷器，其水通路面積為 ㎡，則水在第一段初冷器內(nèi)的平均流速為： U = 18 004 68?? = m/s 式中： — 初冷器所需采暖循環(huán)水量（ 58℃）， m3/h 4 — 初冷器臺數(shù) 當采暖循環(huán)水的平均溫度為 63℃時，其物理常數(shù)為 比熱 c = KJ/㎏℃ 導熱系數(shù) λ = 238 KJ/m h℃ 動力黏度 μ = 厘泊 密度 ρ = 982㎏ /m3 Pr = λμ?c = ? = 水在管內(nèi)流動的雷諾數(shù) Re = 1000 μρud = 1000 44 98 205 ?? = 90489 因 Re〉 10000，故水在管內(nèi)處于湍流狀態(tài)，這時 φ = 1 所以有： α2 = = 1 = 238232 KJ/㎡ h℃ (3) 計算第一段總傳熱系數(shù) 第一段傳熱系數(shù) K1由下式得到 K1 = 21221111 1αλδλδα ??? 式中： 11λδ — 是管壁的熱阻，取為 ㎡ h℃ /KJ 22λδ — 是管壁的熱阻，取 為 ㎡ h℃ /KJ 畢業(yè)設計說明書 32 ∴ K1 = 23823214 . 1 80 . 0 0 21 6 7 . 20 . 0 0 319321 1 ??? = 982 KJ/㎡ h℃ 通過計算得到了第一段的總傳熱系數(shù) K1 = 982 KJ/㎡ h℃ （ 1）從煤氣至金屬壁的給熱系數(shù) α1 按下式計算： lgα1 = + 式中： x — 水蒸氣體積占濕煤氣總體積的平均百分數(shù) 而， x = （ ??? ） 210 = ∴ lgα1 = + = α1 = ㎡ h℃ = KJ/㎡ h℃ (2) 計算從金屬壁至水的給熱系數(shù) α2 按下式計算 α2 = 為求得給熱系數(shù)α 2 必須先確定水的流速，設采用冷卻面積為 4600 ㎡的橫管初冷器，其水通路面積為 ㎡，則水 在第二段初冷器內(nèi)的平均流速為： U = 09 004 1?? = m/s 式中： — 初冷器所需冷卻循環(huán)水量（ 30℃）， m3/h 4 — 初冷器臺數(shù) 當采暖循環(huán)水的平均溫度為 36℃時，其物理常數(shù)為 比熱 c = KJ/㎏℃ 導熱系數(shù) λ = 225 KJ/m h℃ 動力黏度 μ = 厘泊 密度 ρ = ㎏ /m3 Pr = λμ?c = ? = 水在管內(nèi)流動的雷諾數(shù) 畢業(yè)設計說明書 33 Re = 1000 μρud = 1000 70 99 3. ?? = 32471 因 Re〉 10000，故水在管內(nèi)處于湍流狀態(tài)，這時 φ = 1 所以有： α2 = = 1 = 121856 KJ/㎡ h℃ (3) 計算第二段總傳熱系數(shù) 第二段傳熱系數(shù) K2由下式得到 K2 = 21221111 1αλδλδα ??? 式中： 11λδ — 是管壁的熱阻，取為 ㎡ h℃ /KJ 22λδ — 是管壁的熱阻，取為 ㎡ h℃ /KJ ∴ K2 = 12185614 . 1 80 . 0 0 21 6 7 . 20 . 0 0 35 5 7 . 61 1 ??? = 435 KJ/㎡ h℃ 通過計算得到了第二段的總傳熱系數(shù) K2 = 456 KJ/㎡ h℃ 3. 計算第三段總傳熱系數(shù) （ 1）從煤氣至金屬壁的給熱系數(shù) α1 按下式計算： lgα1 = + 式中： x — 水蒸氣體積占濕煤氣總體積的 平均百分數(shù) 而， x = （ ??? ） 210 = ∴ lgα1 = + = α1 = ㎡ h℃ = KJ/㎡ h℃ （ 2） 計算從金屬壁至水的給熱系數(shù) α2 畢業(yè)設計說明書 34 按下式計算 α2 = 為求得給熱系數(shù)α 2 必須先確定 水的流速，設采用冷卻面積為 4600 ㎡的橫管初冷器，其水通路面積為 ㎡，則水在第三段初冷器內(nèi)的平均流速為： U = 09 004 5?? = m/s 式中： — 初冷器所需地下冷卻水量（ 18℃）， m3/h 4 — 初冷器臺數(shù) 當?shù)叵吕鋮s水的平均溫度為 ℃時，其物理常數(shù)為 比熱 c = KJ/㎏℃ 導熱系數(shù) λ = 216 KJ/m h℃ 動力黏度 μ = 厘泊 密度 ρ = 998㎏ /m3 Pr = λμ?c = ? = 水在管內(nèi)流動的雷諾數(shù) Re = 1000 μρud = 1000 97 99 805 ?? = 13559 因 Re〉 10000，故水在管內(nèi)處于湍流狀 態(tài)，這時 φ = 1 所以有： α2 = = 1 = 67164 KJ/㎡ h℃ (3) 計算第二段總傳熱系數(shù) 第二段傳熱系數(shù) K2由下式得到 K2 = 21221111 1αλδλδα ??? 式中： 11λδ — 是管壁的熱阻，取為 ㎡ h℃ /KJ 畢業(yè)設計說明書 35 22λδ — 是管壁的熱阻，取為 ㎡ h℃ /KJ ∴ K2 = 6719414 . 1 80 . 0 0 21 6 7 . 20 . 0 0 33 1 3 . 51 1 ??? = KJ/㎡ h℃ 通過計算得到了第三段的總傳熱系數(shù) K2 = KJ/㎡ h℃ 4. 初冷器所需面積的計算 按下式計算冷卻器所需面積 F = tcpKQΔ 式中： K — 是各段冷卻器的傳熱系數(shù) △ tcp — 是各段初冷器的平均溫度差 第一段初冷器的平均溫度差 ： 煤氣 65 水 68 58 7 △ tcp1 = 7 ? = ℃ 第二段初冷器的平均溫差 ： 煤氣 65 45 水 42 30 13 15 △ tcp2 = 15 1513? = 14℃ 第三段初冷器的平均溫差 煤氣 45 33 水 25 18 20 15 畢業(yè)設計說明書 36 △ tcp3 = 15 1520? = ℃ 所以我們可以得到 第一段初冷器的面積： F1 = tcp11141ΔKQ = ?? = 2198㎡ 式中 41 Q1 — 因為假設四臺初冷器并聯(lián)使用， 第二段初冷器的面積： F2 = tcp22241ΔKQ = 14435?? =