【正文】 進(jìn)口熱量 kJ/h 項(xiàng)目 出口熱量 kJ/h中吸塔冷卻器來酸帶入熱 Q1 上塔酸帶出熱 Q5 二吸塔冷卻器來酸帶入熱 Q2 串去 93%塔酸帶出熱 Q6 串酸帶入熱 Q3 產(chǎn)成品酸帶出熱 Q7 串酸混合熱 Q4 ∑ ∑ 第 4章 主要設(shè)備的工藝計(jì)算 冷卻器計(jì)算 干燥塔冷卻器的計(jì)算熱負(fù)荷 hkJQ/???進(jìn)口酸溫 ℃，出口酸溫 ℃；進(jìn)口水溫 30℃，出口水溫 36℃。（1）冷卻水用量 G （）水tCQG???式中：Q—熱負(fù)荷，kJ/h； C—水的比熱容，kJ/(kgk)； —水溫差，℃。水t?由式（）得： 或（=299m 3/h）??hkJG/????（2）冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 或（= 3/s）hm/.擬采用 ；壁厚 ；管長 L=2m 的鑄鐵管。???假設(shè)：每排 6 層，每層 6 根管。則：直管總長 ，每排有 彎頭 5 個(gè)，每個(gè)相當(dāng)直管長度為：32?直L?180mD78021????每排管總長 ??總每排換熱面積為： 假設(shè)干燥塔 冷卻器共 5 排，總換熱面積：?總L???酸在排管內(nèi)流速 （合格，可以采用）sm/?（3）冷卻面積 F （）tKQF???式中： Q—熱負(fù)荷，kJ/h；K—傳熱系數(shù)，kJ/(m 2sk)；—平均溫差，℃。t?①平均溫差酸側(cè) →℃， ℃???Ht水側(cè) 36→30℃， ℃8704?K平均溫差 （）KHtt?由式（）得：平均溫差 ℃?t②傳熱系數(shù) K℃??酸在此溫度下的物性數(shù)據(jù)（查《硫酸物性手冊》 ）：密度： 3/??粘度： )(843s????導(dǎo)熱系數(shù)： )/2. kJ??比熱容： )/(651kgCp? ， kJ/(m2sk) ()211???????RK管式中： —管內(nèi)、外的傳熱分系數(shù)，kJ/(m 2sk)；21?、 —管內(nèi)、外的污垢系數(shù)， （kJ/m 2sk） 1；（取 ）21R、 10?R20—管壁厚度，m；（忽略不計(jì)）?—管的導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/(m 2sk)。管? ，kJ/(m 2sk) （）.??Bd?? ，kJ/(m 2sk) （）???????LGdH?上兩式中： —硫酸導(dǎo)熱系數(shù)， kJ/(msk)；? —管的內(nèi)外直徑，m；Bd、 Re—雷諾系數(shù)； Pr—普蘭特常數(shù)； G—冷卻水量，kg/h； L—管的長度，m。 （）??udB?Re （）?pCPr上兩式中： —硫酸密度， kg/m3；? —管內(nèi)直徑，m；Bd u—酸在排管內(nèi)流速，m/s； —硫酸的粘度， pas；? Cp—硫酸的熱容量，kJ/(kgk)； —硫酸導(dǎo)熱系數(shù)， kJ/(msk)。?由式（）和式（）得： ??140361084. ?????.???將以上計(jì)算結(jié)果帶入式（）得： kJ/(m2sk)??.. ??????? kJ/(m2sk). ???????將 的計(jì)算結(jié)果帶入式（）得： kJ/(m2sk)???K將 K= kJ/(m2sk)帶入式（）得：冷卻面積 ???其中，冷卻面積 ＜冷卻排管總換熱面積 193m2，故此裝置合格。 中間吸收塔冷卻器的計(jì)算熱負(fù)荷 ??hkJQ/????進(jìn)口酸溫 79℃，出口酸溫 ℃；進(jìn)口水溫 20℃，出口水溫 40℃。（1）冷卻水用量 G由式（）得： 或（= 3/h）??hkg/..309????（2）冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 或（= 3/s）m/.1079. 3擬采用 ；壁厚 ；管長 L=2m 的鑄鐵管。5?2??假設(shè)：每排 6 層，每層 7 根管。則：直管總長 ，每排有 彎頭 5 個(gè)，每個(gè)相當(dāng)直管長度為：84?直L?180mD8021????每排管總長 ??總每排換熱面積為： ??總L?假設(shè)干燥塔冷卻器共 5 排，總換熱面積： 酸在排管內(nèi)流速 （合格，可以采用）??s/??（3）冷卻面積 F①平均溫差 t?酸側(cè) 79→℃， ℃39407??Ht水側(cè) 40→20℃， ℃由式（）得：平均溫差 ℃?t②傳熱系數(shù) K（計(jì)算過程同干燥塔）℃??酸在此溫度下的物性數(shù)據(jù)（查《硫酸物性手冊》 ）：密度： 3/??粘度： )(1683s????導(dǎo)熱系數(shù)： )/24. kJ??比熱容： )/(95kgCp?由式（）和式（）得： ?? ?????.???將以上計(jì)算結(jié)果帶入式（）得： kJ/(m2sk)??.. ???????kJ/(m2sk).4..2 ???????將 的計(jì)算結(jié)果帶入式（）得： kJ/(m2sk)???K將 K= kJ/(m2sk)帶入式（）得：冷卻面積 ..49mF???其中，冷卻面積 ＜冷卻排管總換熱面積 ，故此裝置合格。 最終吸收塔冷卻器的計(jì)算熱負(fù)荷 hkJQ/???進(jìn)口酸溫 ℃，出口酸溫 ℃；進(jìn)口水溫 30℃，出口水溫 36℃。（1）冷卻水用量 G由式（）得： 或（= 3/h）??hkgG/????（2）冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 或（= 3/s）m/..73擬采用 ；壁厚 ；管長 L=2m 的鑄鐵管。50?2??假設(shè)：每排 4 層，每層 6 根管。則：直管總長 ，每排有 彎頭 3 個(gè)，每個(gè)相當(dāng)直管長度為：48?直L?180mD78021????每排管總長 ??總每排換熱面積為： ??總L?假設(shè)干燥塔冷卻器共 5 排，總換熱面積： 18F酸在排管內(nèi)流速 （合格，可以采用）s/.??（3）冷卻面積 F①平均溫差 t?酸側(cè) →℃， ℃??Ht水側(cè) 36→30℃， ℃105?K由式（）得：平均溫差 ℃.?t②傳熱系數(shù) K（計(jì)算過程同干燥塔）℃??酸在此溫度下的物性數(shù)據(jù)（查《硫酸物性手冊》 ）：密度： 3/??粘度： )(439s????導(dǎo)熱系數(shù)： /.3kJ??比熱容： )/(81kgCp?由式（）和式（）得：???????..439Pr??將以上計(jì)算結(jié)果帶入式（）得： kJ/(m2sk)??. ??????? kJ/(m2sk)...02 ???????將 的計(jì)算結(jié)果帶入式（）得： kJ/(m2sk)???K將 K= kJ/(m2sk)帶入式（）得：冷卻面積 ..45mF???其中，冷卻面積 ＜冷卻排管總換熱面積 128m2，故此裝置合格。 填料塔的工藝計(jì)算 干燥塔的工藝計(jì)算進(jìn)塔氣溫：40℃，出塔氣溫 45℃；進(jìn)塔氣體壓力：，出塔氣體壓力： 。進(jìn)塔氣量： 3/h，出塔氣量： ；大氣壓hm/??。（1）塔徑的計(jì)算平均氣體流量： ??smV /. 3????????現(xiàn)取空塔速度 w，則塔徑 D：sm/8.?? （取塔徑 ）???則實(shí)際空塔速度 塔橫截面積為：sm/?? 2?????????（2）填料面積 F （）PKGF??式中：G—需吸收的水量，kg/h； K—干燥速度系數(shù)，kg/(m 2hkpa)； —干燥推動(dòng)力，kpa 。P?①干燥水量： ??hkg/..3???②干燥速度系數(shù)： kg/(m2hkpa)020.?③干燥推動(dòng)力 ：入塔壓力==，出塔壓力==入塔氣體水蒸氣分壓： ????出塔氣體水蒸氣分壓： 174..2 ???????將以上計(jì)算結(jié)果帶入式()得：填料面積 ??（3）填料高度 填H選用尺寸為 50mm 的瓷質(zhì)矩鞍形填料為干燥層。 （）???填式中： F—填料面積， m2； —填料的比表面積，m 2/m3；? D—塔徑，m。由式（）得： ???填（4）壓力降 P? .. ???????????????? ???LGLg?????查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊計(jì)算篇》 [1]， 圖 填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖得：239P填料層壓力降 填 料mOHP/2????（5）填料塔阻力 阻P?①填料層阻力 1查《接觸法硫酸工藝設(shè)計(jì)常用參考資料選編》 [14] ，圖 得：4P當(dāng) ，時(shí)sm/??填 料干 mOHP/??填料層阻力：， （）??’干 L??11 填 料/2式中： —干填料阻力， ；干 填 料/2 —校正系數(shù)， 93%～98%酸取 ；? L’—淋灑密度，m 3/m2h。淋酸密度: hmsV???2/39。由式（）得： ??.????填 料②除沫層阻力 2P?除沫層填料采用 mm 陶瓷環(huán)，堆放高度：5.?? .??則除沫層阻力： 。 ??③填料塔阻力 +=??2P阻（6）填料層持酸量持酸量=硫酸液膜厚度 填料面積潤濕率: 39。??L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊計(jì)算篇》 [1]， ,圖 潤濕率與液膜厚度的關(guān)系得：246P水的液膜厚度為 ，校正系數(shù) 。.. ????????????????L??則硫酸的液膜厚度經(jīng)校正后為 。則填料層持酸量 . m???（7）塔高 H在填料層高度確定后，其它部位的高度均根據(jù)裝配和工作空間高度來決定，具體尺寸為：下氣室（包括進(jìn)氣、出酸管）：高度 ；分酸管、槽高度：2m；球拱（或磚拱）高度：；除沫層與空間高度：；填料層高度：；布酸層高度：；全塔總高度 H=。 中間吸收塔的工藝計(jì)算進(jìn)塔氣溫：160℃，出塔氣溫 60℃；進(jìn)塔氣體壓力：，出塔氣體壓力： 。進(jìn)塔氣量： 3/h（或 ） ，其中： SO3：；吸收率 99%。出塔氣量： 3/h（或 ） ，其中： SO3：；大氣壓。（1）塔徑的計(jì)算平均氣體流量： ??smV / 3????????現(xiàn)取空塔速度 w，則塔徑 D：sm/.?? （取塔徑 ）???則實(shí)際空塔速度 塔橫截面積為：s/0.?? 2?????????（2）填料面積 F （）PKGF???式中：G—SO 3 吸收量，kg/h； K—吸收速度系數(shù)，kg/(m 2hkpa)； —吸收推動(dòng)力，kpa 。P?①SO3 吸收量： ????hkg/????②吸收速度系數(shù)： kg/(m2hkpa).0Wkg/(m2hkpa)..0??K③吸收推動(dòng)力 ：P?進(jìn)氣分壓： ??出氣分壓： t2..??????將以上計(jì)算結(jié)果帶入式()得：填料面積 ??（3）填料高度 填H同干燥塔，選用尺寸為 50mm 的瓷質(zhì)矩鞍形填料為吸收層。由式（）得： ???填（4）壓力降 P? .. ???????????????? ???LGLg?????查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊計(jì)算篇》 [1]， 圖 填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖得：239P填料層壓力降 填 料mOHP/82????（5）填料塔阻力 阻P?①填料層阻力 1查《接觸法硫酸工藝設(shè)計(jì)常用參考資料選編》 [14] ，圖 得：4P當(dāng) ，時(shí)sm/08.??填 料干 mOHP/??淋酸密度: hVL?39。由式（）得： ????a/?填 料②除沫層阻力 2P?除沫層填料采用 mm 陶瓷環(huán)，堆放高度：5.?? .??則除沫層阻力： 。paOmH618630122 ??③填料塔阻力 881+618=1499pa??2P阻（6）填料層持酸量持酸量=硫酸液膜厚度 填料面積潤濕率: .39。??L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊計(jì)算篇》 [1]， ,圖 潤濕率與液膜厚度的關(guān)系得：246P硫酸的液膜厚度為 。則填料層持酸量 . m????（7）塔高 H在填料層高度確定后，其它部位的高度均根據(jù)裝配和工作空間高度來決定，具體尺寸為：下氣室（包括進(jìn)氣、出酸管）：高度 ；分酸管、槽高度：2m；球拱（或磚拱）高度：；除沫層與空間高度：；填料層高度：；布酸層高度：；全塔總高度 H=。 最終吸收塔的工藝計(jì)算進(jìn)塔氣溫：180℃，出塔氣溫 60℃；進(jìn)塔氣體