【正文】 第四章 參考文獻[1] [M].北京：化學工業(yè)出版社[2] 陳五平.《合成氨》[M][3] 匡國柱.《化工單元過程及設備課程設計》[M].化學工業(yè)出版社[4] 揚國榮.《化工工藝設計技術概論》[M][5]《化工生產(chǎn)流程圖解》[M]北京：化學工業(yè)出版社[6]《化工原理（上、下）》[M]天津：天津大學化工原理教研室主編[7]《化工工藝設計手冊（上、下）》[J].北京：化學工業(yè)出版社，1986，6第五章 致謝本次設計能夠的順利完成還得益于過控教研室周敏老師、曾濤老師、王維慧老師、林海波老師以及其他老師的指導，還有全專業(yè)同學的大力支持，在此一并感謝！29。本次設計中遇到了一些問題，如催化劑的裝卸問題：由于第二段反應床與第三段反應床采用中間換熱器，床層催化劑不能從頂部裝卸。當然設計中還存在一些問題需要進一步加強學習。式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(360+220)=290℃ p平=15Mpa之值 (1) 壓縮系數(shù)Z查《氮肥》（理）表11氣體的臨界常數(shù)NH3CH4ArH2N2YiTci,K151Pci,MpaTcm=ΣyiTci=++++=Pcm=Σyipci=++++=對比壓力 Pr=15/=, 對比溫度 Tr=(290+273)/=查《氮肥》（理）普遍化壓縮系數(shù)之四得 Z=(2) 混合氣體平均分子量 M平=ΣyiMi=++++=(3) 氣體熱容 查氣體比熱容NH3CH4ArH2N2Pi MpaCpi KJ/Kmol. ℃Cp=∑yiCpi=++*++= KJ/ C(4) 氣體導熱系數(shù)λ 高溫下含氮混合氣體的導熱系數(shù)，用氮的對比導熱系數(shù)圖進行計算查《氮肥》（理）臨界修正參數(shù)NH3CH4ArH2N2YiTci,K239Pci,Mpa18．030,KJ/(.℃)Tcm`=∑yiTci=++++=Pcm`=∑yipci=++++ =′cm`=∑yiP′ci=++++= KJ/(. ℃)假對比參數(shù)Pr`=15/= Tr`=(290+273)/=查《氮肥》（理）導熱系數(shù)，r= λ=λrλcm`== KJ/(. ℃)(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NH3CH4ArH2N2NH3YiCi11μi Kg/()Mi1/24高壓下含氨混合氣體的粘度μ＝∑yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2∑yiMi1/2=++++=μ=(++++)/=()(6) 雷諾準數(shù)重量流量 W＝VM平/=管道截面積，設管道數(shù)量91根F=**91=則重量流速G=w/F=() Re=doG /μ= =（7）普蘭特準數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=()= =管內(nèi)給熱系數(shù)0== KJ/(. ℃)i= KJ/(. ℃)式中q=Q/FQ鍋爐熱負荷，KJ/h, F鍋爐換熱面積，M2, P蒸氣壓力，Mpa設鍋爐換熱面積F= ，代入上式i=()= KJ/(. ℃ )設氣相測污垢系數(shù)R1＝－4(. ℃)/KJ設液相側污垢系數(shù)R2=(. ℃)/KJδ= λ鋼= KJ/(. ℃)K=1/(()+()+++)=(. ℃)Δtm=[()(22030)]/ln()/ (22030)=℃F=Q/K△tm=()=實取換熱面積 F=37 m2，需列管數(shù)n=F/Лdl=37/()≈91（1）選列管式挽熱器，冷氣走殼程，熱氣走管程（2）列管尺寸Ф14＊2無縫鋼管 d外= d內(nèi)= d平~=（3）熱負荷Q=（4）產(chǎn)量W= t NH3/h（5）冷氣體壓力p=15Mpa（6）冷氣入口溫度 t入=℃（7）冷氣出口溫度 t出=160℃（8）冷氣氣量 V=(標)/h（9）熱氣體壓力p=15Mpa（10）熱氣入口溫度 t入=220℃（11）熱氣出口溫度 t出=℃（12）熱氣氣量V′=(標)/h0＝式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(220+74)=147℃．C p平=(1) 壓縮系數(shù)和體積流量由廢鍋壓縮系數(shù)計算知 Tcm=,Pcm=對比壓力 Pr=15/=, 對比溫度 Tr=(+273)/=查《氮肥》（理）普遍化壓縮系數(shù)之四得 Z=則 氣體體積流量 V=V0Zp0T/(pT0)=(15x273)=(2) 混合氣體平均分子量 M平=(3) 氣體熱容 查《氮肥》（理）并計算得Cp=℃(4) 氣體導熱系數(shù)λ查《氮肥》（理）188表常壓下各組分導熱系數(shù)NH3CH4ArH2N2Λ0i,KJ/(. ．C)Mi1/3由λ0m=∑λi0yi Mi1/3/∑yi Mi1/3計算∑yi Mi1/3=++++=λ0m=(++++)/= KJ/(. ℃)由前計算 Tcm′= pcm′= 查《氮肥》（理）普遍化氣體對比導熱系數(shù)，λr=λ/λ0m=λ=== KJ/(. ℃)(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=(++++)/= Kg/()(6) 雷諾準數(shù)設取管內(nèi)流速ω＝密度 ρ=M平 pT0/(Z p0VoT)=()/()= Re=doωρ/μ= =(7)普蘭特準數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=()=,=管內(nèi)給熱系數(shù) 0=i =λ/(μ/μm)式中冷氣體物性數(shù)據(jù)取平均溫度 t平=(+160)/2=℃(1) 壓縮因子Z由前計算知 Tcm= pcm=對比壓力 pr=15/= Tr=(+273)/=查《氮肥》（理）普遍化壓縮系數(shù)之四得Z＝(2) 混合氣體分子量．M平=++++=(3)氣體熱容查氣體比熱容NH3CH4ArH2N2Pi MpaCpi KJ/Kmol. ．CCp=∑yiCpi=++++= KJ/ C(4) 導熱系數(shù)λ查《氮肥》（理）188表常壓下各組分導熱系數(shù)NH3CH4ArH2N2Λ0i,KJ/(. ℃)Mi1/3由λ0m=∑λi0yi Mi1/3/∑yi Mi1/3其中 ∑yi Mi1/3=++++=λ0m=(++++)/= KJ/(. ℃)由前計算 Tr= pr=《氮肥》（理）普遍化氣體對比導熱系數(shù)λr=λ/λ0m= λ=== KJ/(. ℃)(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=(+*+++)/=()(6) 換熱器尺寸設計設換熱器面積 F=240m2，換熱管L=則換熱管數(shù) n=F/(πd L)=240/()=1663根管間距 to=== 取to=18mm正六邊形排列 層數(shù)a=(12n33)1/2/6= 實取24層六邊形對角線排管 b=取板間距h=200mm，取e==21mm則設備直徑 D= to(b1)+2e=18(451)+2x21=834mm實取換熱器直徑840mm核管內(nèi)流速 其中ω′=V/nF =()=管內(nèi)實際傳熱系數(shù)α0′=α0(ω′/ω)=()=()管外當量直徑 de=(D2nd外2)/(d+ nd外)= (84021663x142)/(840+ 1663x14)=流道截面積（擋板為圓缺形）f1=hD(1d外/ to)=()=其中 f2=fa((d外/ to)2) fa=π/180r2cos1((rh`)/r)(rh`)D`h`h`2取檔板直徑D′=644mm,r=D′/2=322mmh′===(弓形高度 )fa=((`