【正文】 21 Pr=CP μ g/ λ = 1770 109 3600/ = α 1=λ /d 43 = =1548Kcal/℃ 管間給熱系數(shù)計算 T=（ 32+5） /2=℃ P=（ 305+300） /2= 成份 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Pi CPi YiCPi M= 17＋ 28＋ 2＋ （ 16＋ 40）=d0= λ =℃ μ =1660 V=15900Hm3/h 徑向： S1=π（ D1＋ D2） /2?h（ 1d 外 /t） =（ ＋ ） /2 （ ） / = （ 1） 殼體 φ 2100 24 3855 （ 2） 蛇管 φ 51 11 n=12 操作條件 （ 1）氣體溫度 （ 2）氣體壓力 （ 3）氣體成分 （ 4）進出口含量 上述均按前設計計算 液氨蒸發(fā)溫度 5℃ 定性溫度下 μ =℃ 44 α 蛇 =α 直 （ 1+） 此式根據(jù)《小氮肥廠工藝設計手冊》 P323 式 123進行校正 式中 R：蛇管曲率半徑 m R 的計算 F=π d 均 n L 式中 n：蛇管根數(shù) L：蛇管長度 d 均 ：蛇管平均直徑 N=（ ∑ l/π t） 1/2 式中 t：管間距 m t= 外 ∑：系數(shù) N：層數(shù) （三）熱負荷計算 液氨蒸發(fā)吸收即為熱負荷 Q=Q16=213280 =746480Kcal/h （四）平均溫度差 Δ tm=[（ 23（ 5） ][5（ 5） ]/lg28/10=℃ （五）傳熱系數(shù)的計算 管內給熱示數(shù)的計算 T=（ 23+5） /2=14℃ P=（ 310+305） /2= 成份 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi（進） Pi（出） Yi Fi Pi YiPi 45 M 平 = 17＋ 28＋ 2＋ （ 16＋ 40）=V=（ ＋ 15900） /2=16 G= （ ） 2 12 =Re=dG/H= Pr=HCP/λ = = t= 外 = = d 均 = L= 12= N= （ ∑ l/π t） 1/2 = =19 層 D=L/π N = 19= R=D/2=α 內 = λ /d （ 1＋ d/R） = （ 1 ＋ ） =5836Kcal/m2h.℃ 管外給熱系數(shù)計算 α =80（ε F/1000） 外 （ 1+ 外 ） 此式由《小氮肥廠工藝設計手冊》 P332 式 12349 式中α：給熱系數(shù) Kcal/ m2h.℃ d 外：管子外徑 ε F：單位面積熱負荷 Kcal/ m2h 設傳熱面積 80m2 則ε F=746480/80=9331 Kcal/ m2h 46 α =80（ 9331/1000） （ 1＋ ） =2287 Kcal/ m2h.℃ K=1/（ d 均 /d 內 λ 內 ＋ d 均 / d 外 λ 外 ＋δ /λ ＋ RC） =1/（ 40/5836 29＋ 40/2287 51＋ ＋ ） =513 Kcal/ m2h.℃ F=Q/KΔ tm =746480/513 = 與假設相遠，故計算無效 設傳熱面積為 79m2 則ε F=746480/79=9447 Kcal/ m2h α =80（ 9447/1000） （ 1＋ ） =2307Kcal/ m2h.℃ K=1/（ d 均 /d 內 λ 內 ＋ d 均 / d 外 λ 外 ＋δ /λ ＋ RC） =1/（ 40/5836 29＋ 40/2307 51＋ ＋ ） =540 Kcal/ m2h.℃ F= Q/KΔ tm =746480/540 = 與假設基本相等，計算有效 三、合成塔觸媒的計算 （一）計算目的 觸媒層高度 H 觸媒層與外冷管間 R0 觸媒層與內冷管間 R2 （二）計算依據(jù) 觸媒填充料 47 觸媒筐 φ 724 12,中心管φ 159 6，熱電偶套管φ 51，絕熱層高度 ，冷管φ 44 2 ,n=28根 觸媒顆粒平均直徑 DP= 觸媒層 t=480℃ P=292atm 內冷管 t=380℃ P=294atm 外冷管 P=292atm （三）觸媒筐 計算 求觸媒層高度 用量 =［（ ） 2 （ H1＋ ）－ 28 ? H1］= 解： H1= 總高度 =+= 觸媒層各項給熱系數(shù)計算 a：觸媒層給熱系數(shù) α k 的計算查《合成氨塔》一書得： α k= λμ /De （ De/DP） DP CPk/Hk） 式中： De= nuKe/4? fke：為冷卻層流通截面積 fke=（ － － ） = De=28* *4 ① 、混合氣體熱容 定性溫度 t=480℃ 定性壓力 P=292atm 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi（進） Yi（出） Yi 48 Pi 606338 CPi YiCPi ② 、混合氣體粘度 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi（進） Ci（出） 1 1 μ i 17 Mi 17 28 2 16 39 102 Mi1/2 Yi Mi1/2 YiCiMi Mi1/2 107 107 107 107 107 由《小氮肥廠工藝手冊》 P737 1— 6— 4 式得： Um=∑ YiCiμ i Mi1/2/∑ Yi Mi1/2 = 107/ = 107kg/m2 ③ 、 混合氣體異熱系數(shù) 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Pi 335 229 48 TCi λ Ci 105 239 49 P/CMi=YiPCi T/CM=YiTCi λ /CM=Yiλ i 105 Pr=P/P/ CM =292/= Tr=T/T/ CM =753/= 由小氮肥廠工藝設計手冊 P759 圖 175 查得λ r= Λ m=λ r λ / CM = 105 3600 1/10 =℃ Λ k=2171 Kcal/.℃ ｂ 、管外給熱系數(shù)的計算 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Pi 294 CPi yicpi ② 、混合氣體粘度 組 成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Ci Ui 17 Mi 17 28 2 16 40 103 50 mi yi mi yicimi mi 由小氮肥廠工藝設計手冊 P737 164 式查得 Um=∑ YiCi Mi Mi1/2/∑ Yi Mi1/2 = 107/ = 107kg/mis ③ 、混合氣體導 熱系數(shù) 定性溫度 400℃ 定性壓力 294atm 組 成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Pi 229 48 T/C λ / C 105 P/cm= yiP/c T/cm= YiT/C λ /cm=λ cmyi 105 Pr=P/P/cm=294/= Tr=T/T/cm=673/= 由小氮肥廠工藝設計手冊 P759 圖 175 查得λ r= Λ m=λ v λ /cm = *105 3600 1/10=℃ 51 ④ 、管外給熱系數(shù)的計算 de== M=ε yimi= G=15900 ［ （ － ） 28］=2365192kg/ 由小氮肥廠工藝設計手冊 P704 451式得 α 0=α /d Re= 2365192/ 107 3600=165039 Pr= 107 3600/ = α 0= =5409kcal/.℃ C、 觸媒層與外冷管間的傳熱系數(shù) K0 1/KK0= 103 K0=℃ D、 冷管給熱系數(shù)α i 熱容計算 T=38℃ P=294atm 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Pi 294 CPi yicpi 混合氣體粘度 52 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Ci Ui 17 Mi 17 28 2 16 40 103 mi yi mi yicimi mi 107 Um=∑ YiMi Mi1/2/∑ Yi Mi1/2 = 107/ = 107kg/mis 混合氣體導熱系數(shù)的計算 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi λ C 105 yiλ C 105 P/cm=∑ YiPiC= T/cm=∑ YiTiC= Pr=294/= Tr=653/= 由小氮肥廠工藝設計手冊 P759 圖 175 查得λ r= Λ m=λ r λ /m= 105= 105Kcal/.℃ 53 = Kcal/.℃ 內冷管給熱系數(shù)α 由小氮肥廠工藝手冊 P704 451 式得 α = /d G=15900 / 28 =Re= 107 3600=597774 Pr= 107/ 105= α i= 105 3600/ =5078kcal/. ℃ 內外冷管間總傳熱系數(shù) K0i 1/K0i=1/＋ 1/ 20222＋ 32/20 ＋ = 103 即： K0i =992 kcal/. ℃ 四、合成塔下部換熱計算 （一）計算目的：驗算設計面積 F=130m2是否合適 （二）計算依據(jù) 換熱器φ 724 12 副中心管φ 76 列 管φ 10 斜鐵 l= n=234 根 L= 擋板φ 540/φ 76 φ 700/φ 280 n=80 t= 氣體成分：流量、壓力、溫度 管內壓力 290atm 管外壓力 295atm 溫度 410186℃ 37032℃ 材質λ =40kcal/.℃ PC= （三）各給熱系數(shù)的計算 54 管間給熱系數(shù)的計算 Cm=（ 37032） /㏑ 370/32=℃ P=295atm a、混合氣熱容計算 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi CPi YiCPi CP=∑ CPiYi= B、混合氣體粘度計算 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi Ci Mi 107 mi yi mi yicimi mi 107 Um= 107/= 102Kg/ C、混合氣體導熱系數(shù)λ的計算 組成 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 Yi λ C 105 Yiλ C 105 55 P/cm= T/cm= Pr=295/= Tr=（ ＋ 273） /= 由小氮肥廠工藝設計手冊 P759 圖 175 查得λ r= Λ m=λ r λ /m= 3600 105/10= Kcal/.℃ d、管間α 0的計算 α 0= f Λ /dH 徑向 Si=π（ D1＋ D2） /2 h（ 1－ dH/t） =（ ＋ ） /2 （ 1－ ） = ㎡ 軸向： S2=π/4（ D12－ D22）（ 1－ β ） =（ － ）［ 1－ （ 10/125） 2］ = ㎡ S=（ S1S2） 1/2= ㎡ G=15900 ㎡ Pr= = α 0= =1589Kcal/.℃ 管內給熱系數(shù)的計算 Tm=（ 60－ 186） /㏑ 460/186=℃ P=290atm a、熱容