【正文】 mSm=( )/( )= mmmC?? = 2?? = 略去流體由于蒸汽的存在而對(duì)熱水的物性參數(shù)如粘度的影響，則： α 外 = 3/ ??? =(.℃ ) 總傳熱系數(shù)計(jì)算 以管外表面計(jì)的總傳熱系數(shù)為： K0=iiim ddddRddR 0000111?????內(nèi)外 ???? 列管平均直徑： md = ?= 列管導(dǎo)熱系數(shù)λ =30Cal/(.℃ ) 垢層熱阻 iRR?0 = ..2hm ℃ /Kcal 所以：202512025301 10 ????????K =( 2m .h.℃ ) 平均溫度差計(jì)算： Δ tm = ? ? ? ?802 8 01 5 04 3 0ln 802 8 01 5 04 3 0?? ???=℃ 換熱面積計(jì)算： ????? mtK QF= 取備用系數(shù) ，則 F′ = 列管長(zhǎng)度計(jì)算 L=??? =1. 70m 考慮管板、擋板所占長(zhǎng)度及定管尺長(zhǎng)，實(shí)取 L= 主要設(shè)備一覽表 序號(hào) 名稱(chēng) 位號(hào) 臺(tái)數(shù) 型號(hào)，規(guī)格 1 中溫變換爐 D203 1 材質(zhì)： 12CrMo 操作溫度 ≤ 450176。W) 式中 : de=0202ndD ndD??= 22 ?? ?? = d0G/181。M/λm)1/3(181。rhr? (rh’)(Dh’h’2) =? /180 （ ? ） （ ） ?? =2 開(kāi)口弓形面積減去列管所占面積： S2=Sa=???????? ???????td=???????? ???????2= 2m 平均流通截面積： Sm= 0 9 8 5 0 ??SS = 2m 殼程熱水在壓力 ,溫度 t = 215080? =115℃時(shí)水的物性參數(shù)： CH2O=(㎏ .℃ ) μ = λ = 102W/（ m.℃） 管間給熱系數(shù)按下式 計(jì)算 α 外 =λm/de (d0G/181。 ，取其平均值為 5 =，即轉(zhuǎn)化為球形粒徑，即φ ， dp== 設(shè)催化劑床層直徑為 , 則： E=+ ????Dd p 催化劑床層阻力 氣體平均分子量 M= 氣體在進(jìn)入低變催化劑層中的重度γ γ =12 7 32 0 02 7 ???= 式中： 200 為氣體的平均溫度值 氣體質(zhì)量流量 G=? ? 1??? =() 催化劑層高 L=??= m 所以：Δ P= ? ? ? ? ??????? ? =396Kgf/m2=(396mmH2O) 計(jì)算結(jié)果符合要求Δ P＜ ,故取催化劑直徑 2. 中變廢熱鍋爐 取中變廢熱鍋爐入口熱水溫度為 80℃ ,假定出口熱水溫度為 150℃ ,查飽和水蒸氣表得 150℃時(shí)的焓值 IH2O=㎏ , IH2O(g)= KJ/㎏ ,汽化熱為 KJ/㎏ 已知條件 : 氣體流量及組成 (不考慮水蒸氣冷凝量 ) 進(jìn)氣流量 : =出氣流量 : = kmol/h 氣體組成 : 同中變氣體出口組成 (略 ) m = 操作狀況 : 操作狀況 進(jìn)口溫度℃ 出口溫度℃ 操作壓力 ,mPa(絕 ) 中 變 氣 430 280 熱 水 80 150 蒸汽壓 換熱器熱負(fù)荷 : 擬采用單程換熱器 ,并使熱氣體走管內(nèi) ,冷氣體走管間 ,故以熱氣體放出熱量為計(jì)算熱負(fù)荷 : Q= (Q 放 Q 損 ) = () = 設(shè)備直徑與列管數(shù)量確定 : 為使設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊 ,減少熱量損失 ,提高單位面積換熱能力 ,擬采用φ 25 小列管 ,單程結(jié)構(gòu) ,并使熱氣體走管內(nèi) ,冷氣體走管程 . 列管數(shù)量估算 : 管內(nèi)氣體重量流量為 : G= = 為使管內(nèi)雷諾準(zhǔn)數(shù)大于 10000，估計(jì)重量流速為 25Kg/(),則需要列管數(shù)為： n= 6 9 33 6 0 9 5 9 52????? (根 ) 管板直徑估算： 采用正六角形排列，取充填系數(shù)η =，管間距取 t=19mm. D=?n= 30= 設(shè)備規(guī)格選定： 中變廢熱鍋爐內(nèi)徑取 940mm,列管φ 25 ，采用正六角形排列，管間距取 30mm, 管壁與殼壁凈距不小于 15mm。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 CH4可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3來(lái)計(jì)算熱容： 表 物質(zhì) a b c d CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q2=**454= 設(shè)備及管道損失取： 變換氣放出的熱量： Q=Q1Q2Q3= 第二章 設(shè)備的計(jì)算 1. 低溫變換爐計(jì)算 已知條件：平均操作壓力 . 氣體進(jìn)口溫度 180℃ 氣體出口溫度 220℃ 氣體流量（干） =濕氣流量 = Nm3/h 進(jìn)低變爐催化劑氣體（干）組分 組 分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計(jì) 含量％ 100 低變爐出口干氣中 CO 含量： CO%=% 入催化劑蒸汽比 R= 催化劑用量計(jì)算 B302 型低變催化劑的宏觀動(dòng)力學(xué)方程為：r=1822exp 2410035 ?????????? ?? HCOOHco yyyyRT (1 OycoyHyHyco222 ) 根據(jù)低變催化劑的選用原則，故選 B302 型國(guó)產(chǎn)低變催化劑，當(dāng)變換氣中CO（干）為 %時(shí)，計(jì)算得催化劑床層空速為 2120（標(biāo)） /（ m3.． h）． 對(duì)于 B204 因動(dòng)力學(xué)方程式中催化劑按體積計(jì) ,計(jì)算出的催化劑床層空速是以體積為單位的“空速” . 因此 ,催化劑理論用量： V 低 = 450 m? 在采用中變串低變的流程中，低變催化劑條件較好，故可以不考慮催化劑備用系數(shù)。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 CH4可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3來(lái)計(jì)算熱容： 表 物質(zhì) a b c d CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q1=**（ 365+273） = 水的帶入熱 Q2: 水在 20℃時(shí) Cp= kJ/（ kmol.℃ ） Q2=X*(20+273)*=*X 出熱： 變換氣在出口溫度為 250℃， T=523K 時(shí)根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱容。 = 第四節(jié) 主換熱器的物料與熱量的計(jì)算 ： 進(jìn)出設(shè)備的變換氣的量： 進(jìn)出設(shè)備的水的量： Xkoml 物料的量在設(shè)備中無(wú)變化。 熱容的單位為 kJ/（ kmol.℃ ） 表 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 N2 a 30 b/103 c/105 CH4可用公式 Cp=a+b+cT2+dT3來(lái)計(jì)算熱容： 表 物質(zhì) a b c d CH4 計(jì)算結(jié)果： 組分 CO H2 CO2 H2O N2 CH4 Cp Cpm=∑ Yi*Cp=（ kmol.℃ ） Q2=**（ 920+273） = （ 2）出熱： 轉(zhuǎn)化氣的帶出熱： Q3= （ 330+273） = 轉(zhuǎn)化氣在 335℃時(shí) T=608K 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT2來(lái)計(jì)算熱 容。 查《 小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 B302 型催化劑的正反應(yīng)活化能分別為E1=43164kJ/koml CO變化反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能 E2 為： E2 E1=r*(△H ) 對(duì)于 CO 變換反應(yīng) r=1，則 E2=(△H ) + E1 △H 為反應(yīng)熱，取其平均溫度下的值，即： （ 181+203） /2=192℃ ， T=465K CO的反應(yīng)式為： CO +H2O=CO2+H2 反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)，不同溫度下的反應(yīng)熱可以用以下公式計(jì)算： △H =*T+ 103* 103T3 得： △H = kcal/k