【正文】 e . 查物性數(shù)據(jù)：第三段催化劑層平均溫度k,3= = (490+490)=4900C由k,3=490℃，yNH3,2= 查pk,3=()=55050KJ/mol：由式（6413）知 (tk,3 tk,2)+KkoFko(k,3 0,3)=因?yàn)? tk,2= tk,3所以 (tk,3 tk,2)=0設(shè) t0，3=314 0C 0,3= = (286+314)=3000Ck,3= = (487+487)=487oC===反應(yīng)熱==684829KJ/h出第三段催化劑層氣體摩爾流量k,3= k,3== kmol/h= + =+ == = =,3（反算tK,3,t0,3）由tk，2=490 0C, yoNH3,2==()/ m179。由tk，3=490 0C, yoNH3,3==()/ m179。= + =(+)=()/ m179。 An,3=( )=()=()/ m179。與本段常數(shù)An,3=()/ m179?；痉?，故假設(shè)tk,3=4900C正確。本段冷管傳遞熱量為Q3= KkoFko(k,3 0,3)=(490300)=684829KJ/h由熱平衡公式（6413）知：由0,=3000C查C0,3=()KkoFko(k,3 0,3)=M0,3 p0,3(t0,3t0,2)Q3= M0,3 p0,3(t0,3t0,2), M0,3= Mk,o=t0,3t0,2== 0Ct0,3=t0,2+ 0C故假設(shè)t0,3=310 0C正確由于Q3=Q3 ，故單位長(zhǎng)度上和冷管傳熱Q=Q3=KJ/()各段計(jì)算結(jié)果列表如下表32段數(shù)n名稱12345678進(jìn)口溫度 tk,n1 ,oC415444490490487481474472出口溫度 tk,n ,oC444490490487481474472472冷管進(jìn)口溫度 To,n 1,oC282310332364410冷管出口溫度 To,n ,oC310332364410417進(jìn)口氨含量 ,%出口氨含量 ,%氨產(chǎn)量, KJ/()催化劑單位反應(yīng)熱， KJ/()冷管單位傳熱， KJ/() 表24 催化劑各段計(jì)算結(jié)果表①計(jì)算條件（1）選淋灑式排管冷卻器（2）高壓換熱管Ф6813 d外= d內(nèi)= d平~=（3）熱負(fù)荷Q=（4）產(chǎn)量W=（5）熱氣體壓力p=30Mpa（6）熱氣入口溫度 t入=℃（7）熱氣出口溫度 t出=℃（8）熱氣氣量 V=179。/h（9）冷卻水壓力p=（10）冷卻水入口溫度 t入=25℃（11）冷卻水出口溫度 t出=38℃（12）冷卻水量W=②管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算α0＝式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(35+)247。2=℃（1）壓縮系數(shù)又 Tc= Pc=對(duì)比溫度 Tr=(55+273)247。= 對(duì)比壓力Pr=30247。=查《氮肥》（理）圖14普遍化壓縮系數(shù)圖得 Z＝（2）混合氣體平均分子量 M平=（3）氣體熱容 Cp=℃（4）氣體導(dǎo)熱系數(shù)λ已知常壓下氣體的導(dǎo)熱系數(shù)λ0m＝ KJ/(. ℃)T′cm= p′cm=則假對(duì)比參數(shù)Pr′=30247。= Tr′(+273)/=(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2Ci11μi Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度μ=∑(yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2)=()(6) 雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)取管內(nèi)流速ω＝密度 ρ=M平 pT0/(Z p0VoT)=(11..41130273)247。()= Re=doωρ/μ=3600247。= =（7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=247。()= =管內(nèi)給熱系數(shù) α0=247。=(. ℃)③管外給熱系數(shù) αi= 式中L=W/2lnW冷卻水量Kg/h忽略蒸發(fā)水量l高壓管真管長(zhǎng)度 l=7mn冷卻管列數(shù)n=20 L=1057271000/(2720)== =管外給熱系數(shù) α0=247。=(. ℃)④傳熱溫差Δtm=[()(3525)]247。ln[()/ (3525)]=℃⑤傳熱總系數(shù)K設(shè)管內(nèi)污垢系數(shù)R1＝10－4(. ℃)/KJ設(shè)管外污垢系數(shù)R2=104(. ℃)/KJδ= λ鋼= KJ/(. ℃) K=1247。[(247。()+247。()+104+ 247。)]= KJ/(. ℃)⑥傳熱面積F=Q/K△tm=247。()=實(shí)取換熱面積 F== m2需排管數(shù)N＝F`/(nπl(wèi) d外)=247。(207)= 取60 排實(shí)際傳熱面積 F實(shí)＝F真＋F彎F實(shí)=720+(2)/220= m2冷排高度 H=212(601)247。2=流速核算 氣體實(shí)際體積流量:V=VoZpoT/(pTo3600)=管內(nèi)流速 ω= V /F=①計(jì)算條件（1）選列管式換熱器，冷氣走管外，熱氣走管內(nèi)（2）列管尺寸Ф142無縫鋼管 d外= d內(nèi)= d平=（3）熱負(fù)荷Q=（4）產(chǎn)量W= t NH3/h（5）熱氣體壓力p=30Mpa（6）熱氣入口溫度 t入=35℃（7）熱氣出口溫度 t出=20℃（8）熱氣氣量 V=179。/h（9）冷氣體壓力p=30Mpa（10）冷氣入口溫度 t入=10℃（11）冷氣出口溫度 t出=30℃（12）冷氣氣量V=179。/h（13）冷交換器內(nèi)件內(nèi)徑D＝1300 m m②管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算α0＝式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(35＋20)/2=℃(1) 壓縮系數(shù)Z由前計(jì)算知Tc=,Pc=對(duì)比壓力Pr=30247。=, 對(duì)比溫度Tr=280/=查《氮肥》（理）圖14普遍化壓縮系數(shù)圖得 Z＝(2) 混合氣體平均分子量 由前計(jì)算知M平=(3) 氣體比熱容查氣體比熱容NH3CH4ArH2N2Pi MpaCpi KJ/Kmol. ℃Cp=∑yi Cpi=++++=(4) 導(dǎo)熱系數(shù)λ查《氮肥》（理）188表常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)NH3CH4ArH2N2λ0i,KJ/(. ℃)由λ0m=∑λi0yi Mi1/3/∑yi Mi1/3由前熱交知 ∑yi Mi1/3=故 λ0m= KJ/(. o C)由前計(jì)算 Tr= Pr= 查《氮肥》氣體導(dǎo)熱系數(shù)λr=λ/λ0m= λ===(. o C)(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2Ci11μi Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度μ=∑yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2其中 ∑yiMi1/2=μ=(+4+++)247。=()由Pr=,Tr=《氮》（理）普遍化氣體對(duì)比粘度圖查得μ/μm=(6) 換熱器尺寸設(shè)計(jì)設(shè)換熱器面積 F=280m2，換熱管L=4m則換熱管數(shù) n=F/(πd L)=280247。(4)=1857根管間距 to==14= 取to=18mm正六邊形排列 層數(shù)a= (12n33)1/2/6= 實(shí)取26層六邊形對(duì)角線排管 b=取板間距h=200mm，取e==20mm則設(shè)備直徑 D= to(b1)+2e=18(501)+220=922mm實(shí)取換熱器直徑930mm管外當(dāng)量直徑 de=(D2nd外2)/(d+ nd外)= (93021857142)247。930+ 185714)=流道截面積（擋板為圓缺形）f1=hD(1d外/ to)=()=f2=fa((d外/ to)2) fa=π/180r2cos1[(rh′)/r](rh′)(D′h′h′2)1/2取檔板直徑D′=880mm,r=D′/2=440mmh′==930=(弓形高度 )fa=4402cos1[(440207）247。440](440207)(8092072072)1/2 = m2流道截面積f2=(() 2) =f=(f1f2)1/2=(7) 計(jì)算雷諾準(zhǔn)數(shù)氣體重量流速G=V M平/()=()=Re=deG/μ=3600247。==(8) 計(jì)算普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=247。()== =(μ/μm)==管外給熱系數(shù)αi＝λ／d外 (μ/μm) ＝247。= KJ/(. oC)④總傳熱系數(shù) 取R1=104 (. oC)/KJ R2=104 (. oC)/KJ δ= λ鋼= KJ/(. oC)由以上可得K= KJ/(. oC)⑤傳熱面積核算F=Q/K?tm?tm =[(3520)(17+15)]247。ln[(3520)/ (17+15)]=F=247。()=與假定相符 實(shí)取換熱面積 F==管長(zhǎng)L=F/(nπd)= 247。(1650)=河南城建學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)【1】韓冬冰、虞樂舜主編. 《化工工藝學(xué)》.中國(guó)石化出版社. 2004年【2】時(shí)鈞等主編. 《化學(xué)工程手冊(cè)》.【3】化工部第一設(shè)計(jì)院等.《化工設(shè)計(jì)》. 【4】石化部化工設(shè)計(jì)院主編.《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》.【5】四川化工廠.《化肥工業(yè)》【6】上?；ぱ芯吭?，《化肥工業(yè)》，【7】化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計(jì)院.《氨合成計(jì)算圖表》.1967年【8】化學(xué)工業(yè)部第二設(shè)計(jì)院.《工藝計(jì)算手冊(cè)》.1966年【9】石油化工部化工設(shè)計(jì)院主編.《氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）.【10】，林櫨生，副主編.《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 化學(xué)工業(yè)出版社【11】化學(xué)工業(yè)部人事教育司、化學(xué)工業(yè)部教育培訓(xùn)中心.《氨的合成》，【12】廖傳華、顧國(guó)亮、袁連山主編.《工業(yè)化學(xué)過程與計(jì)算》，【13】曾之平、王扶明等主編.《化工工藝學(xué)》.【14】馬源主編.《化肥工業(yè)》. . 1983年河南城建學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 致謝致 謝經(jīng)過十來周的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于做完了。我查閱了許多相關(guān)資料，也請(qǐng)教了老師和同學(xué)許多問題，但我知道，設(shè)計(jì)中還是有些瑕疵存在的，并沒有臻至完美，還有需要努力的地方。設(shè)計(jì)做完了，但是由于我所學(xué)有限，加上這短短的三年時(shí)間并不能深刻的掌握設(shè)計(jì)中所需的偏僻知識(shí)點(diǎn)，所以對(duì)于設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的紕漏和缺點(diǎn)，還望各位老師見諒。在此，首先要感謝我的指導(dǎo)老師趙海鵬趙老師，在我做設(shè)計(jì)的過程中，不厭其煩、耐心指導(dǎo)。正是在趙老師的悉心指導(dǎo)下，我的設(shè)計(jì)才得以順利完成。設(shè)計(jì)也是將理論與實(shí)際相連接的一種重要途徑，不能丟開現(xiàn)實(shí)而只追求設(shè)計(jì)上的完美。同時(shí)，也感謝化學(xué)與材料工程學(xué)院的其他老師，在這三年里給予的關(guān)愛。他們教授的基礎(chǔ)科目是我這次設(shè)計(jì)所需基本知識(shí)。在一起設(shè)備的計(jì)算選取中，《化工機(jī)械基礎(chǔ)》的知識(shí)給予了極大的幫助。也要謝謝學(xué)校給予的這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在這所大學(xué)里，我不僅學(xué)到了書本上的知識(shí)，也學(xué)會(huì)了如何做人，怎么與人相處，也知道了為人處事的重要性。再次謝謝那些在做設(shè)計(jì)過程中給予我無私幫助的老師和同學(xué)。你們的指點(diǎn)和查錯(cuò)，是我這次設(shè)計(jì)得以順利完成的重要因素。