【正文】 體帶入熱 查t3= 20℃，P=，17℃的摩爾比熱容并計算得：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由冷交換器熱量計算的 Q= KJ/tNH3（2） 氣體中液氨帶入熱量Q3由冷交換器熱量計算得：Q3=（3） 氨冷器中氣氨冷凝熱查10℃氣氨冷凝熱（《小氮肥長工藝設(shè)計手冊》。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 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 由冷交換器熱量計算Q2=（7）氣體中液氨帶出熱量Q2L由冷交換器熱量計算Q2L=（8）液氨蒸發(fā)吸收熱量Q吸 （冷凍量）由熱平衡計算 Q吸=Q入(Q2+Q2L)=++= KJ/tNH3查25℃液氨焓INH3L=（由液氨儲槽來）15℃蒸發(fā)蒸氣INH3=ΔINH3=INH3INH3L==（9） 冷凍量計算 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)熱量計算（1） 循環(huán)機(jī)出口氣體溫度計算 由《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》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 合成塔熱量計算 （1） 環(huán)隙溫升t2計算（2） 設(shè)合成塔環(huán)隙高度高度h=，由經(jīng)驗公式知，℃計，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)熱簡化計算公式為：H=11599+, t=370℃代入得： H=11599+370=由物料平衡計算知氨產(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)合成塔二入溫度計算設(shè)t2=190 ℃, P=小氮肥廠工藝設(shè)計手冊各組分氣體比熱容并計算得：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 廢熱鍋爐熱量計算（1）內(nèi)熱氣體帶入熱量Q1由合成塔熱平衡計算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 熱交換器熱量計算（1）冷氣體帶入熱量Q6由合成塔熱平衡計算Q1=（2）熱氣體帶入熱量Q9由廢熱鍋爐熱平衡計算Q4=（3）冷氣體帶出熱量Q7由合成塔熱平衡計算Q2=（4）熱氣體出口溫度計算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算Q1=(2)氨冷凝熱查≤小氨肥廠工藝設(shè)計手冊≥得35℃時氨冷凝熱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=冷交換器帶入熱量,由冷交換器熱平衡計算得： Q4= Q1=Q3+Q4=+=誤差=()/=% 假設(shè)成立氨分離器液氨帶入熱量等于液氨帶出熱量即Q1L=Q5L=5 主要設(shè)備選型 廢熱鍋爐設(shè)備工藝計算 計算條件(1) 選臥式U型換熱管(2) 高壓管尺寸 Φ24 ,d外 = m,d內(nèi) = ,d = m.(3) 熱負(fù)荷: Q= kJ/tNH3(4) 產(chǎn)量: W= tNH3/h(5) 氣體壓力 P平均 = MPa(6) 氣體入口溫度 t=370 ℃(7) 氣體出口溫度 t出= 220 ℃(8) 軟水入口溫度 t水= 30 ℃(9) 副產(chǎn)蒸汽壓力 p= MPa(10) 進(jìn)氣量 V = m3/h(11) 進(jìn)水量 W = kg/h 官內(nèi)給熱系數(shù)α計算 α=式中λ 導(dǎo)熱系數(shù)kJ /(mh ℃) α 給熱系數(shù)kJ /(mh ℃)式中各數(shù)據(jù)均取之平均溫度290℃ t= (360+220)/2 = 290 ℃壓力p= (305kg/cm3)之值。 （1）壓縮系數(shù)Z 查氮肥工藝設(shè)計手冊表11 氣體的臨界常數(shù)：表51 氣體的臨界常數(shù)NH3CH4ArH2N2y1Tc1,K151Pc1, MPaTcm==++151++=Pcm==++++=對比壓力Pr==對比溫度Tr== （290+ 273）/=查氮肥工藝設(shè)計手冊圖由Pr = ,Tr = 查Z =（2）混合分子量==17+16+40+2+28=（3）氣體比熱Cp：表52 氣體的比熱容NH3CH4ArH2N2Cp1,kJ/kmol.℃Cp==++++= kJ / (kmo1