【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(shè)在第三段初冷器的煤氣出口處溫度為 335℃，則在下邊的計(jì)算中應(yīng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jì)算，我們了解了初冷器各段的熱平衡情況并通過熱平衡計(jì)算出了各段所需的冷卻水量 ，由此可得出整個(gè)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(jì) 主要設(shè)備計(jì)算 初冷器的工藝計(jì)算 （ 1）從煤氣至金屬壁的給熱系數(shù) α1 按下式計(jì)算： lgα1 = + 式中： x — 水蒸氣體積占濕煤氣總體積的平均百分?jǐn)?shù) 而， x = （ ?? ） 210 = ∴ lgα1 = + = α1 = ㎡ h K = 1932 KJ/㎡ h℃ (2) 計(jì)算從金屬壁至水的給熱系數(shù) α2 按下式計(jì)算 α2 = 為求得給熱系數(shù)α 1 必須先確定水流速，設(shè)采用冷卻面積為 4600 ㎡的橫管 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(tái)數(shù) 當(dāng)采暖循環(huán)水的平均溫度為 63℃時(shí)，其物理常數(shù)為 比熱 c = KJ/㎏℃ 導(dǎo)熱系數(shù) λ = 238 KJ/m h℃ 動(dòng)力黏度 μ = 厘泊 密度 ρ = 982㎏ /m3 Pr = λμ?c = ? = 水在管內(nèi)流動(dòng)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(shí) φ = 1 所以有： α2 = = 1 = 238232 KJ/㎡ h℃ (3) 計(jì)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(shè)計(jì)說明書 32 ∴ K1 = 23823214 . 1 80 . 0 0 21 6 7 . 20 . 0 0 319321 1 ??? = 982 KJ/㎡ h℃ 通過計(jì)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(jì)算： lgα1 = + 式中： x — 水蒸氣體積占濕煤氣總體積的平均百分?jǐn)?shù) 而， x = （ ??? ） 210 = ∴ lgα1 = + = α1 = ㎡ h℃ = KJ/㎡ h℃ (2) 計(jì)算從金屬壁至水的給熱系數(shù) α2 按下式計(jì)算 α2 = 為求得給熱系數(shù)α 2 必須先確定水的流速，設(shè)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(tái)數(shù) 當(dāng)采暖循環(huán)水的平均溫度為 36℃時(shí)，其物理常數(shù)為 比熱 c = KJ/㎏℃ 導(dǎo)熱系數(shù) λ = 225 KJ/m h℃ 動(dòng)力黏度 μ = 厘泊 密度 ρ = ㎏ /m3 Pr = λμ?c = ? = 水在管內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí) φ = 1 所以有： α2 = = 1 = 121856 KJ/㎡ h℃ (3) 計(jì)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(jì)算得到了第二段的總傳熱系數(shù) K2 = 456 KJ/㎡ h℃ 3. 計(jì)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(jì)算： lgα1 = + 式中： x — 水蒸氣體積占濕煤氣總體積的 平均百分?jǐn)?shù) 而， x = （ ??? ） 210 = ∴ lgα1 = + = α1 = ㎡ h℃ = KJ/㎡ h℃ （ 2） 計(jì)算從金屬壁至水的給熱系數(shù) α2 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 按下式計(jì)算 α2 = 為求得給熱系數(shù)α 2 必須先確定 水的流速，設(shè)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(tái)數(shù) 當(dāng)?shù)叵吕鋮s水的平均溫度為 ℃時(shí)，其物理常數(shù)為 比熱 c = KJ/㎏℃ 導(dǎo)熱系數(shù) λ = 216 KJ/m h℃ 動(dòng)力黏度 μ = 厘泊 密度 ρ = 998㎏ /m3 Pr = λμ?c = ? = 水在管內(nèi)流動(dòng)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(shí) φ = 1 所以有： α2 = = 1 = 67164 KJ/㎡ h℃ (3) 計(jì)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(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算 按下式計(jì)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(shè)計(jì)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?yàn)榧僭O(shè)四臺(tái)初冷器并聯(lián)使用， 第二段初冷器的面積： F2 = tcp22241ΔKQ = 14435?? =