【正文】 根據(jù)最大操作壓力判斷 壓力容器類別。由 [21,35],對溫度系統(tǒng)，其對象容量滯后較大，被控變量受干擾作用后變換遲緩，一般選用較小的比例度，較大的積分時間，同時要加入微分作用，微分時間是積分時間的四分之一。故對溫度本次選用 PID 調(diào)節(jié)規(guī) 律。微分調(diào)節(jié)能抑制振蕩的作用，提高穩(wěn)定性，有預(yù)見性。且微分調(diào)節(jié)不能單獨(dú)使用。積分時間越小，積分作用越 強(qiáng)。 量程范圍： 20～ 100KPa 刻度： 0～ 100 輸入信號 輸出： 20～ 100 KPa 電（氣）源： 140 KPa 精度等級： 1級 其它參數(shù)： P 0～ 500； I 0～ 50 min； D 0～ 50 min 重量： 5 kg 調(diào)節(jié)規(guī)律 比例調(diào)節(jié) P：能較為迅速的克服干擾的影響，使系 統(tǒng)穩(wěn)定下來，但會產(chǎn)生余 差。 執(zhí)行器 選用氨用的氣功執(zhí)行器。 電源： 24 VDC 輸出： 1～ 5 VDC 或 4～ 20m ADC 28 溫度控制器 采用 DDC Ⅲ型調(diào)節(jié)儀 輸出： 1～ 5 VDC（ 4～ 20m ADC） 輸入： 1～ 5 VDC（ 4～ 20m ADC） 電氣轉(zhuǎn)換器 型號為 EPC 1110ASOG/I 輸出： 20～ 100KPa 輸入： 4～ 20mADC 帶組合式空氣過濾減壓閥及壓力表 。它將被測溫度線性的轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，輸出供給指標(biāo)。測量變送器采用 DBWM 型熱電阻溫度變送器。 驗(yàn)證： t↑→ TT↑→ TC↓→閥開小→ 合成氣 進(jìn)口流量↓→ t↓ 儀表的選取 檢測變送器 冷煤氣 的出口溫度理論值為 28℃，查 [20,47],應(yīng)當(dāng)選擇熱電阻式的測量元件。 控制方框圖： （圖 2 控 27 制方框圖） 控制方案示意圖 ： （圖 3 控制方案示意圖） 正負(fù)作用的選定 TC 的作用：當(dāng)調(diào)節(jié)閥開大時， 冷煤氣 的出口溫度上升，而執(zhí) 行器為正作用。 在整個回路中 被控對象： 冷煤氣 操縱變量： 冷煤氣 的進(jìn)出口流量 被控變量： 冷煤氣 出口溫度 干擾因素：換熱器 內(nèi)的操作壓力； 合成氣 進(jìn)出口流量 合成氣 進(jìn)出口溫度 冷煤氣 的進(jìn)出口溫度 控制指標(biāo) 合成氣 的進(jìn)出口溫度，理論上應(yīng)當(dāng)為 28℃ ，控制其偏差在177。 ①管程對流傳熱系數(shù) i? 由 ? ?250,1 對流傳熱系數(shù) ： niii d ???? ?? 管程流體被冷卻， n= 2 5 44 5 0 6 6 ????????? niii d?? ②殼程對流傳熱系數(shù) o? 對于流體在管間距流動，且 ?o 25 所以， o )()( wueded ??? ??? ???????? 1 2 5 )1 0 7 1 ()( 31533131 ??????? ?? ?Pr CP )(W?? 對氣體可取 . mddtedoo 0 1 7 2 ) 3(4)42 3(4 2222 ??????????? 流體流過管間最大截面積 A 20 5 ) ()1( mtdDhA o ????????? smhmAwu o 12143 ?????? ? 殼 ) 72 (01 72 10 71 5o ???? ????? ?? ③污垢熱阻 SR 由 ? ?354,1 查表，得 wcmRRoi SS )(24 ????? ? 總傳熱系數(shù)由 ? ?227,1 可求得其總傳熱系數(shù)α oSmoioSiioo oi RddbddRddK ??? 11 ????????? 求得 )(2o cmwK ??? 與前面假設(shè)的 )(4702 cmwK ???比較 : ??KK o 由 ? ?291,1 ，查得若 KKo 的值在 ~ 之間，則初選換熱器合適 26 方案的確定 本次設(shè)計(jì)時針對 熱粗煤氣 /合成氣換熱器 ，是通過 合成氣吸收粗煤氣熱量在進(jìn)入合成塔以合理利用能源 。 2）殼程壓降 由 ? ?290,1 采用埃索法計(jì)算殼程壓降 OP? SSo NFPPP ????????? )( 21 1P?? 、 2P?? — 分別為流體橫過管束、折流板缺口的壓降。 2mm 的管子取 ?tF ③ SN — 串聯(lián)的殼程數(shù) 1?SN ④ PN — 管程數(shù)， 2?PN 的求取1P? 2 21 udlP ?? ???? 管程的流通截面積： 222 0 5 8 26584 mNndA Pii ?????? ?? 管程流速： smhmA wu ii 5 46 5 6 68 6 ?????? ? 5 ?? ?????? ?? ?iii ud 查 ? ?52,1 ，當(dāng) Re 4000 時，為完全湍流區(qū)。 1）管程壓降 查 ? ?284,1 對管程總阻力的計(jì)算公式： psti NNFPPP ???????? )( 21 。 2mm 658 Δ 22 . 核算壓力降 查 ? ?56,9 允許壓降選取 操作壓力 P/MPa ~0 ~ 1~ 3~1 8~3 允許壓降 ? ?P? 10P 2P ~ ~ 因此，對管程操作壓力為 ，允許壓降 ? ?P? =。標(biāo)準(zhǔn)中采用固定管板式 的間距有150、 300、 600mm 三種。 ⑥殼體直徑 由《化工原理課程設(shè)計(jì) 92 頁》，殼體公稱直徑公式：?nPD ? 取管板利用率η =。所以選用雙管程， smui ? ③換熱管的排列方式：采用正三角形排列。 ②管字?jǐn)?shù)的確定：由 ?????? LdSn ? 估 取 根658?n 。 查得 ? =，選用單殼程合適， 則 Ctt mm ????????? ? 由 ? ?229,1 ，對氣體 氣體 k 值，先估算取)(1 6 92 0 0 03 6 00470)(470 22 hCmJCmwK ????????? 則 23 mtK QS m ?? ????? 1）工藝結(jié)構(gòu) ①根據(jù)工藝條件，選用Φ 19179。 :T CC ??? :t CC ??? Ct ??? 101 Ct ??? 262 ????tt ,故 Ctt ttt m ?????? ????? 7 4 1026ln 1026ln121239。同上，計(jì)算得：CmwN ??? 0 2 9 5 ? 由 ???3/13/1iiiii My My?? 計(jì)算的冷煤氣的導(dǎo)熱系數(shù)： CmwMy Myiiiii ???? ?? ?? . 比熱 PC 對于混合氣體的比熱容，其求取的公式為：iPiP CyC ?? 1）合成氣 查 [ 7,47 ] 2N )( CkgKJ ?? 260k 300k 通過線性關(guān)系求得在其相應(yīng)條件下的的比熱容，所以 )(2 CkgKJC NP ??? 查 [ 7,45 ] 2H )( C??千摩爾千卡 計(jì)算得： )(3 5 2 CkgKJC HP ??? 查 [ 7,66] Ar )( C??摩爾卡 270k 300k 計(jì)算得： )( CkgKJCArP ??? 18 由iPiP CyC ??得其合成氣的比熱容： )( CkgKJCP ??? 2）冷煤氣 查 [ 7,50 ] 2CO )( C??摩爾卡 25℃ 50℃ 由于無直接數(shù)據(jù)可查，近似采用 下的數(shù)據(jù)，其誤差小。 ??? ii iii My My ?? 1） 合成氣的μ 查 [ 7,83] 2N SP ?? a108 270k 300k pa?2 1680 1815 物質(zhì) 2H rA 2CO SH2 CO 4CH 2N 體積比 % % % % % % % 13 pa?3 1701 1832 2N 在 、 下的μ無直接可查，則可按照線性關(guān)系求得： SPN ??? ? a107 6 2 7 52? 查 [ 7,80 ] 2H SP ?? a108 15℃ 866 5MPa 875 同理計(jì)算得 SPH ??? 52? 查 [ 7,110] rA SP ?? a108 270k 300k 2083 2271 5MPa 2225 2393 同理計(jì)算得： SParA ??? ? 5102 4 8 8 ? SPaMy My ii iii ???? ?? ?? 2)冷煤氣的μ 查 [ 7,86 ] 2co SPa?? 810 30℃ 40℃ 2MPa 1590 1630 5MPa 1830 1805 14 同理計(jì)算得： SPaco ??? ? 5106 5 3 1 2? 查 [ 7,86 ] CO SP ?? ? a10 5 25℃ 50℃ 2MPa 1795 1900 5MPa 1850 1945 同理計(jì)算得： SPaCO ??? ?