【正文】  熱量衡算（1） 熱氣進(jìn)口溫度 冷交換器熱氣進(jìn)口溫度等于水冷器氣體出口溫度，由題意知t1=35℃（2） 冷氣進(jìn)口溫度 %，%，設(shè)過(guò)飽和度為10%，則在該冷凝溫度下的平衡氨含量為yNH3=100%=%查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》%時(shí)的冷凝溫度t2=10℃ ，故冷氣進(jìn)口溫度等于10℃（3） 熱氣體帶入熱量 熱氣體在器內(nèi)處與氨飽和區(qū)內(nèi)，計(jì)算氣體比熱容時(shí)先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的辦法計(jì)算實(shí)際的氣體比熱容。查t=35 ℃，P=：表417 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Cp Cp1=++++=(Kmol℃)熱氣體帶入熱量 Q1=V1Cp1t1=35=(4)冷氣體帶入熱量查t4=10℃， P=：表418 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Cp Cp4=++++=(Kmol℃)（5）氨冷凝熱設(shè)熱氣體出口溫度為20℃，熱氣體在器內(nèi)由35℃冷卻到20℃，然后進(jìn)行氨冷凝，查氨冷凝熱INH3=液氨冷凝放出熱量 Q冷=20= KJ/tNH3（6）液氨帶入熱量查10℃液氨比熱容Cp= KJ/kg℃液氨帶入熱：Q4L=17(10)= KJ/tNH3（7）熱氣體帶入熱 查t3= 20℃，P=，17℃的摩爾比熱容并計(jì)算得：表419 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp=++++=℃熱氣體帶出熱量：Q3=V3Cp3t3=17=（8）熱氣體中液氨帶出熱查20℃液氨比熱容Cp= ℃Q3L=1717=（9） 冷氣體中分離液氨帶出熱 Q2=Q4L=（10）冷氣體出口帶出熱Q5=Q1+Q4+Q冷+Q4LQ3Q3LQ4L=+=Q5=V5Cp5t5t5=Q5/V5Cp5=489324Cp5=設(shè)t5=30℃ ,P=：表420 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp5=++++=(Kmol℃)t5=℃（11）冷交換器熱量負(fù)荷計(jì)算ΔQ放=（管內(nèi)熱氣帶入熱+管內(nèi)液氨冷凝熱）（管內(nèi)熱氣帶出熱+管內(nèi)液氨帶出熱） =(+)(+) = KJ/tNH3（1） 氣體帶入熱量Q3由冷交換器熱量計(jì)算的 Q= KJ/tNH3（2） 氣體中液氨帶入熱量Q3由冷交換器熱量計(jì)算得：Q3=（3） 氨冷器中氣氨冷凝熱查10℃氣氨冷凝熱（《小氮肥長(zhǎng)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》。表1011 氨熱力學(xué)性質(zhì)）INH3=Q冷=L417INH3=17=(4) 新鮮氣帶入熱量Q1t1=10℃,P=,查壓力下各組分氣體比熱容:表421 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4Ar氣體含量 各組分分壓CpCp1=+++ =(Kmol℃)新鮮氣帶入熱量 Q1=V1Cp1t1=10 =氨冷器收入總熱量 Q=Q3+Q3L+Q冷+Q1 =+++ =（5）氨冷器入口混合氣溫度t4計(jì)算由熱平衡 Q4=冷=V4Cp4t4+V4LCp4Lt4==t4=Q4/V4/(Cp4+Cp4L17/)=(Cp4+)設(shè)t4=24℃，P= 查常壓下各組分氣體比熱容:表422 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Cp’Cp4=++++=(Kmol℃)查t=℃時(shí) Cp4L=(Kmol℃)代入 t4=(33171+)= 與假設(shè)一致混合后氨冷器入口熱氣溫度24℃（6）氣體帶出熱量Q2 由冷交換器熱量計(jì)算Q2=（7）氣體中液氨帶出熱量Q2L由冷交換器熱量計(jì)算Q2L=（8）液氨蒸發(fā)吸收熱量Q吸 （冷凍量）由熱平衡計(jì)算 Q吸=Q入(Q2+Q2L)=++= KJ/tNH3查25℃液氨焓INH3L=（由液氨儲(chǔ)槽來(lái)）15℃蒸發(fā)蒸氣INH3=ΔINH3=INH3INH3L==（9） 冷凍量計(jì)算 W=Q吸/ΔINH3=表423 氨冷器進(jìn)出熱量匯總表進(jìn)出氣體帶入Q2氣體帶出Q2液氨帶入Q2L液氨帶出Q2L氣體中氨冷凝Q冷冷凍量Q吸新鮮氣體帶入Q1總Q入總Q出 循環(huán)機(jī)熱量計(jì)算（1） 循環(huán)機(jī)出口氣體溫度計(jì)算 由《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表111 查得循環(huán)氣體中各組分的絕熱指數(shù)如下：表424 各組分的絕熱指數(shù)NH3CH4ArH2N2K1根據(jù)公式 =()+()+()+() =+++++K= T入=30+273=303 KP出= P入=28MPa代入得 ==℃℃（2） 氣體帶入熱量由前計(jì)算 Q5=（3） 壓縮功 P1=28MPa P2= K= Z2= Z1=V1=V0P0T/(P1T0)=(173+39)/273=將上述數(shù)據(jù)代入壓縮功計(jì)算工式中得：N=壓縮熱 QN=3600N=3600=(4) 氣體帶出熱量 由熱平衡得：Q4=Q3+QN=+=625664KJ/tNH3Q4=V4Cp4t4 Cp4=Q4/V4/t4=625664(Kmol℃)由t4=39℃ P=，查常壓下各組分氣體比熱容并計(jì)算得：表425 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp=++++=(Kmol℃)表426 循環(huán)機(jī)進(jìn)出熱量會(huì)在匯總?cè)氤鰵怏w帶入熱量氣體帶出熱量625664壓縮熱總Q入625664總Q出625664 合成塔熱量計(jì)算 （1） 環(huán)隙溫升t2計(jì)算（2） 設(shè)合成塔環(huán)隙高度高度h=，由經(jīng)驗(yàn)公式知，℃計(jì)，則合成塔一出溫度t2為, t2=t1+=39+14= ℃（3） 氣體帶入熱量Q1由前計(jì)算Q4=（忽略熱損失）。所以Q1=Q4=（4） 氣體反應(yīng)熱QR設(shè)合成塔二出溫度370℃，假定氣體在塔內(nèi)先溫升到出口溫度后再進(jìn)行氨合成反應(yīng)。在壓力P=29。7MPa 下的氣體反應(yīng)熱簡(jiǎn)化計(jì)算公式為：H=11599+, t=370℃代入得： H=11599+370=由物料平衡計(jì)算知氨產(chǎn)量ΔVNH3=(標(biāo)）=則合成塔內(nèi)反應(yīng)熱QR=(Hr)ΔVNH3==(5) 二次入塔氣體帶入熱量Q2Q2=(Q1+Q3+Q損)(QRQ5)=V2Cp2t2t2=((Q1+Q3+Q損)(QRQ5))/V1Cp1(6) 合成塔一出氣體帶出熱量Q1查t=℃ P= 混合氣體熱容：表427 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp=(Kmol℃)Q1==(7) 合成塔二出氣體帶出熱量Q1當(dāng)t=370℃ P= 混合氣體熱容： 表428 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp1=(Kmol℃)Q1=370=(8) 合成塔熱損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Q損=awFw(twtb)設(shè)塔壁溫度tw= 62℃,空氣溫度5℃,塔外壁高h(yuǎn)=14m,外徑D=則 aw=+=62+=(m2h℃)∴Q損=(twtb)=14[62(5)]= kJ/tNH3(9)合成塔二入溫度計(jì)算設(shè)t2=190 ℃, P=小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)各組分氣體比熱容并計(jì)算得：表429 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp2=(Kmol℃)t2=℃∴合成塔氣體二次入口帶入熱量 Q2=(++)(+) = kJ/tNH3(10) 合成塔絕熱溫升核算△t==()=(Cp1+Cp2)/2=(Kmol℃)△t=((1+))/ =℃t1=t2+=℃表430 合成塔熱量平衡匯總表入出一次氣體進(jìn)口帶入熱626664一次氣體進(jìn)口帶出熱二次氣體進(jìn)口帶入熱二次氣體進(jìn)口帶出熱反應(yīng)熱熱損失總Q入總Q出 廢熱鍋爐熱量計(jì)算（1）內(nèi)熱氣體帶入熱量Q1由合成塔熱平衡計(jì)算Q1=(2) 管內(nèi)熱平衡氣體帶出熱量Q2設(shè)t2=220 C, P=，得混合氣體比熱容：表431 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp2=(Kmol℃)Q2=220=(3) 廢熱鍋爐熱負(fù)荷ΔQ=Q2Q1=(4) 軟水量計(jì)算設(shè)廢熱鍋爐加入軟水溫度t=30,壓力P=, 飽和蒸汽，需軟水量為X軟水焓 I1=蒸汽焓 I2=ΔQ=X(I2I1)熱平衡得 X=ΔQ/(I2I1)=廢熱鍋爐帶入熱量 Q軟=XI1==蒸汽帶入熱量 Q蒸=+=表432 廢熱鍋爐熱量匯總表入出管內(nèi)熱氣帶入熱量管內(nèi)熱氣帶出熱量軟水帶入熱量蒸汽帶出熱量總Q進(jìn)總Q出 熱交換器熱量計(jì)算（1）冷氣體帶入熱量Q6由合成塔熱平衡計(jì)算Q1=（2）熱氣體帶入熱量Q9由廢熱鍋爐熱平衡計(jì)算Q4=（3）冷氣體帶出熱量Q7由合成塔熱平衡計(jì)算Q2=（4）熱氣體出口溫度計(jì)算Q1+Q4=Q2+Q5熱平衡得 Q5=Q1+Q4Q2=+=Q5=V5Cp5t5t5=Q5/V5/Cp5=設(shè)t5=℃ P=：表433 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp5=(Kmol℃)T5=℃誤差=()/=% 假設(shè)成立（5）熱交換器熱負(fù)荷ΔQ=Q2Q1=Q5Q4==表434 熱交換器熱量匯總表入冷氣帶入熱量冷氣帶出熱量熱氣帶入熱量熱氣帶出熱量總Q進(jìn)總Q出 水冷器熱量計(jì)算由題知,水冷器出口熱氣體溫度t2=35℃,設(shè)氣體先冷卻至35℃后,氨再冷凝。(1) 熱氣體帶入熱量Q1由熱交換器熱平衡計(jì)算Q1=(2)氨冷凝熱查≤小氨肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)≥得35℃時(shí)氨冷凝熱I=Q冷=V2INH3=16769=(3)熱氣體帶出熱量Q2查t2=35℃, P= MPa得混合氣體的比熱容：表435 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp2=(Kmol℃)熱氣體帶出熱量Q2=V2Cp2t2=3595535=(4)液氨帶出熱量查35 ℃液氨比熱容,CpL=(kmol℃) Q液=V2L/MCpLt2 =35 =(5) 冷卻水量計(jì)算設(shè)需要冷卻水量為W,冷卻上水ta=30℃ ,冷卻下水tb=38℃,取冷卻水比熱容CpL=則冷卻水吸收量為ΔQ=Q進(jìn)Q出=(Q1+Q冷)(Q2+Q液)=ΔQ=WCp (tbta) 1000 W=ΔQ / (1000Cp (tbta)) = / (1000 (3830))= 冷卻上水帶入熱量Q上水=100030=冷卻下水帶入熱量Q下水=ΔQ+Q上水=+=表436 水冷器熱量匯總表入出熱氣帶入熱量熱氣帶出熱量氨冷凝熱液氨帶出熱量冷卻上水帶入熱冷卻下水帶出熱總Q進(jìn)總Q出 氨分離器熱量核算氨分離器進(jìn)出口溫度沒(méi)有發(fā)生變化,由氣體熱量平衡,氨分離器收入熱,則Q1= kJ/tNH3氨分離器支出熱氣體放空氣帶走熱量 Q3=V3Cp3t3=35=冷交換