【正文】 29WG=(13871+9257)kg/h=23128kg/hrL=((108+109)/2=108℃) 操作狀態(tài)下出塔氣體體積 rG=(+)(273+147)/273 =7097 m3/hrG=23128/7097= 水的粘度 水在 108℃，u L= mPas 50 瓷矩鞍環(huán) K=216 N=1000/= 則 2/1??????LGrW=2/??????? = 由查[5]得△P= 15mmH 2O/m 填料時(shí) .02LGOurgKN= ???WWO2=WO= m/s 塔徑計(jì)算 氣體流量 V=7097/3600= 3/s 所以，D= = =，圓整后取 D= ?π （a）平衡曲線計(jì)算 由 I=Cpmt+Xi 計(jì)算出 105～120℃時(shí)飽和蒸汽的焓，并列于下表表 45 I 與 X 之間的關(guān)系溫度/oC蒸汽熱焓kJ/kg飽和蒸汽壓PH2O(MPa干氣比熱容kJ/(kgoCPPH2O(MPa)OH2?干MPXOH182???I(kJ/kg)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29) )105 110 115 120 （ｂ）操作線計(jì)算　　　進(jìn)塔氣體的焓　147℃進(jìn)塔氣體的焓為 (kg℃)　　　　147℃時(shí)蒸汽壓和蒸汽的焓分別為PH2O=，i＝I1＝ tMOH????pm2C18干?。?kgJ/ ?????? ?　=出塔水溫 t2＝109℃　出塔氣體的焓　127℃出塔氣體的焓為 (kg℃)　　　　113℃時(shí)蒸汽壓和蒸汽的焓分別為 PH2O＝，i＝I2＝ tMPOH????pm2Ci18干?。?kgJ/??????　＝進(jìn)水溫度 t1＝108℃ｄ．塔板數(shù)的計(jì)算　　　利用平衡曲線和操作線，并在平衡線及操作線間作梯級(jí)，由此得飽和塔的理論塔板數(shù)為 1 塊。ｅ．填料高度計(jì)算　（ａ）理論板當(dāng)量高度　由于矩鞍環(huán)是一種新型填料，對(duì)于塔板當(dāng)量高度還未見到合適的計(jì)算公式，根據(jù)資料推薦的意見，矩鞍形填料的高度可粗略取為相應(yīng)條件下拉西環(huán)和鮑爾環(huán)高度的中值。Φ50 鮑爾環(huán)推薦的等板高度(H、 E、T、P)為 700～750mm，考慮到飽和塔直徑較大，氣液分布不如小塔或試驗(yàn)條件，取等板高度 。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 （b）填料總高度 H=1= 實(shí)取 由前面計(jì)算知 2/1??????LGrW=2/???????==查[3]得△P`=15mmH 2O/m 填料總阻力降△P=152=30mmH 2O=1. 由物料和熱量計(jì)算結(jié)果可知：物料：進(jìn)出設(shè)備的變換氣的量： 3/h=進(jìn)出設(shè)備的水的量： 35000kg/h=溫度：變換氣進(jìn)設(shè)備的溫度：147℃變換氣出設(shè)備的溫度：127℃水進(jìn)設(shè)備的溫度： 109℃水出設(shè)備的溫度： 116℃水在平均溫度(109+116)/2℃=112℃時(shí)的物性數(shù)據(jù)為： ρ=,μ=105Pas,Cp=(kg℃),λ=(m 2℃)變換氣組成為：表 46 變換氣組成組分 CO CO2 H2 H2S H2O% M 平 =四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 312. 傳熱面積計(jì)算以水吸熱來(lái)計(jì)算從前面主換熱器的計(jì)算中可知道水吸熱為:Q 116Q109則實(shí)際傳熱量為:Q=Q 116－ Q109=106kJ/h 127℃ ← 147℃ ↓△t 1 ↓△t 2 109℃ → 116℃△t 1 =18℃ △ t2=31℃ 平均溫差： tm=（△t 2－△t 1）/ln（△t 2/△t 1） =℃ 取 K=150kJ/(m2h℃) 傳熱面積：S=Q/(Ktm) =106/（150 ）m 2= 設(shè)富裕傳熱面積為：10% S 實(shí) == 據(jù)[6],得： 公稱直徑：1000mm 公稱面積： 管長(zhǎng)：9000mm 管子總數(shù)：1267管程數(shù)：1 殼程數(shù)：1 管子：Ф192 管子排列方式：正三角形3. 管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算公式如下：傳熱系數(shù)的計(jì)算：a 內(nèi) = d? Re= m?G?Pr= C ?m = ??iiMy?粘度的計(jì)算： 查[7]在 137℃ 時(shí)，各氣體的 u 值如下：表 47 137℃時(shí)各氣體的粘度組分 CO2 CO H2 H2S H2O四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32含量% μ/mPas 根據(jù)公式得： μm = ??iiMy? =s導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算：查[7]得在 137℃時(shí)，各氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值如下： 表 48 137℃時(shí)各氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 組分 CO2 CO H2 H2S H2O含量 % ?m(W/(m℃) 根據(jù)公式得： ???3Miyim? =(m℃)熱容的計(jì)算：轉(zhuǎn)化氣在 137℃據(jù)[6]CO, H2, H2O, CO2, N2 ,CH4 的 Cp 為：表 49 137℃時(shí)的比熱容 組分 CO H2 CO2 H2O H2S含量 % Cp(kJ/（kmol℃）) Cpm=∑YiCp=++++3=(kmol℃)M 平 =四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33Cp=(kg℃)雷諾系數(shù)的計(jì)算：Re= m?dG?G= )/(1257).(43603582smkg??π =（ m2s）Re= udG?=(103)=25976 Pr= mC??= ? =則：a 內(nèi) = d?= (25976)()=(m2℃)殼側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算殼側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算公式如下： )(()(???????外流體通過(guò)管間最大截面積： )1(00tdhDA? h——兩擋板間的距離， m D——換熱器的外殼內(nèi)徑，m t——相鄰兩管的中心距， m)1(00tdA?? =1() = m2流體流速： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 smAvus/??當(dāng)量直徑： ).25()4( 202?????雷諾準(zhǔn)數(shù)： ?????ud普蘭特?cái)?shù)： 530?????Cp殼程中水被加熱，取 .??????w?則殼程傳熱系數(shù)為： )(()(??????外 = . 3?? = W/(m2℃)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 污垢熱阻：Rso=104m2℃/WRsi=104m2℃/W總傳熱系數(shù)核算(忽略管壁熱阻)以管外表面計(jì)的總傳熱系數(shù)為： K0= iisodR0011??內(nèi)外 ?? 所以：K 0= ????=(m.℃) 傳熱面積計(jì)算 以水的吸熱來(lái)計(jì)算 Q=106kJ/hΔtm’= 12lnt?? =而 P=(t2－t 1)/(T1－t 1)=(116－109)/(147－109)=R=(T1－T 2)/(t2－t 1)=(147－127)/(116 －109)= 查得：ψ Δt=Δtm=ψΔtΔtm’==℃?zhèn)鳠崦娣e：F 0= tKQ??=設(shè)富裕度為 20%，實(shí)際需換熱面積為F 實(shí) ==列管長(zhǎng)度計(jì)算取換熱管的中徑計(jì)算換熱面積列管長(zhǎng)度 L= =).(853??π考慮管板、擋板所占長(zhǎng)度及定管尺長(zhǎng)，實(shí)取 L=9m四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 由物料和熱量計(jì)算結(jié)果可知：物料：進(jìn)出設(shè)備的原料氣的量： 3/h進(jìn)出設(shè)備的變換氣的量： Nm 3/h溫度：原料氣進(jìn)設(shè)備的溫度：148℃原料氣出設(shè)備的溫度：170℃變換氣進(jìn)設(shè)備的溫度： 333℃變換氣出設(shè)備的溫度： 317℃原料氣組成為：表 410 原料氣組成組分 CO CO2 H2 H2S H2O O2% M 平 1=變換氣組成為：表 411 變換氣組成組分 CO CO2 H2 H2S H2O% M 平 2=傳熱面積計(jì)算以變換氣放熱來(lái)計(jì)算則實(shí)際傳熱量為:Q=Q 333－ Q317=105kJ/h 148℃ ← 170℃ ↓△t 1 ↓△t 2 317℃ → 333℃△t 1 =169℃ △t 2=163℃四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 平均溫差： tm=（△t 2－△t 1）/ln （△ t2/△t 1） =℃ 取 K=200kJ/(m2h℃) 傳熱面積：S=Q/(Ktm) =105/(200)m2= 設(shè)富裕傳熱面積為：10% S 實(shí) == 據(jù)[6]得： 公稱直徑：400mm 公稱面積： 管子總數(shù)：174 管長(zhǎng)：3000mm 管程數(shù)：1 殼程數(shù)：1 管子：Ф192 管子排列方式：正三角形管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算公式如下：a 內(nèi) = λ/d Re= m?dG?Pr= C?m = ??iiMy粘度的計(jì)算： 查[7]在 159℃ 時(shí)，各氣體的 u 值如下：表 412 159℃時(shí)各氣體的粘度組分 CO2 CO H2 H2S H2O O2含量% μ/mPas 根據(jù)公式得： μm = ??iiMy? =s導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算：查[7]在 159℃ 時(shí)，各氣體的導(dǎo)熱系數(shù)值如下： 表 413 159℃時(shí)各氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 組分 CO2 CO H2 H2S H2O O2含量 % ?m(W/(m℃) 根據(jù)公式得： ???3Miyim? =(m℃)熱容的計(jì)算：轉(zhuǎn)化氣在 159℃據(jù)[7]CO, H 2, H2O, CO2, N2 ,CH4 的 Cp 為：表 414 159℃時(shí)的比熱容 組分 CO H2 CO2 H2O H2S O2含量 % Cp(kJ/（mol ℃）) Cpm=∑YiCp=++++3=(kmol℃)M 平 1=Cp=(kg℃)雷諾系數(shù)的計(jì)算：