【正文】 你們的指點(diǎn)和查錯(cuò)，是我這次設(shè)計(jì)得以順利完成的重要因素。也要謝謝學(xué)校給予的這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在這所大學(xué)里，我不僅學(xué)到了書(shū)本上的知識(shí)，也學(xué)會(huì)了如何做人，怎么與人相處，也知道了為人處事的重要性。他們教授的基礎(chǔ)科目是我這次設(shè)計(jì)所需基本知識(shí)。設(shè)計(jì)也是將理論與實(shí)際相連接的一種重要途徑，不能丟開(kāi)現(xiàn)實(shí)而只追求設(shè)計(jì)上的完美。在此，首先要感謝我的指導(dǎo)老師趙海鵬趙老師，在我做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不厭其煩、耐心指導(dǎo)。我查閱了許多相關(guān)資料，也請(qǐng)教了老師和同學(xué)許多問(wèn)題，但我知道，設(shè)計(jì)中還是有些瑕疵存在的，并沒(méi)有臻至完美，還有需要努力的地方。()=與假定相符 實(shí)取換熱面積 F==管長(zhǎng)L=F/(nπd)= 247。= KJ/(. oC)④總傳熱系數(shù) 取R1=104 (. oC)/KJ R2=104 (. oC)/KJ δ= λ鋼= KJ/(. oC)由以上可得K= KJ/(. oC)⑤傳熱面積核算F=Q/K?tm?tm =[(3520)(17+15)]247。==(8) 計(jì)算普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=247。930+ 185714)=流道截面積（擋板為圓缺形）f1=hD(1d外/ to)=()=f2=fa((d外/ to)2) fa=π/180r2cos1[(rh′)/r](rh′)(D′h′h′2)1/2取檔板直徑D′=880mm,r=D′/2=440mmh′==930=(弓形高度 )fa=4402cos1[(440207）247。=()由Pr=,Tr=《氮》（理）普遍化氣體對(duì)比粘度圖查得μ/μm=(6) 換熱器尺寸設(shè)計(jì)設(shè)換熱器面積 F=280m2，換熱管L=4m則換熱管數(shù) n=F/(πd L)=280247。/h（13）冷交換器內(nèi)件內(nèi)徑D＝1300 m m②管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算α0＝式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(35＋20)/2=℃(1) 壓縮系數(shù)Z由前計(jì)算知Tc=,Pc=對(duì)比壓力Pr=30247。2=流速核算 氣體實(shí)際體積流量:V=VoZpoT/(pTo3600)=管內(nèi)流速 ω= V /F=①計(jì)算條件（1）選列管式換熱器，冷氣走管外，熱氣走管內(nèi)（2）列管尺寸Ф142無(wú)縫鋼管 d外= d內(nèi)= d平=（3）熱負(fù)荷Q=（4）產(chǎn)量W= t NH3/h（5）熱氣體壓力p=30Mpa（6）熱氣入口溫度 t入=35℃（7）熱氣出口溫度 t出=20℃（8）熱氣氣量 V=179。()=實(shí)取換熱面積 F== m2需排管數(shù)N＝F`/(nπl(wèi) d外)=247。()+104+ 247。[(247。=(. ℃)④傳熱溫差Δtm=[()(3525)]247。()= =管內(nèi)給熱系數(shù) α0=247。()= Re=doωρ/μ=3600247。=查《氮肥》（理）圖14普遍化壓縮系數(shù)圖得 Z＝（2）混合氣體平均分子量 M平=（3）氣體熱容 Cp=℃（4）氣體導(dǎo)熱系數(shù)λ已知常壓下氣體的導(dǎo)熱系數(shù)λ0m＝ KJ/(. ℃)T′cm= p′cm=則假對(duì)比參數(shù)Pr′=30247。2=℃（1）壓縮系數(shù)又 Tc= Pc=對(duì)比溫度 Tr=(55+273)247。本段冷管傳遞熱量為Q3= KkoFko(k,3 0,3)=(490300)=684829KJ/h由熱平衡公式（6413）知：由0,=3000C查C0,3=()KkoFko(k,3 0,3)=M0,3 p0,3(t0,3t0,2)Q3= M0,3 p0,3(t0,3t0,2), M0,3= Mk,o=t0,3t0,2== 0Ct0,3=t0,2+ 0C故假設(shè)t0,3=310 0C正確由于Q3=Q3 ，故單位長(zhǎng)度上和冷管傳熱Q=Q3=KJ/()各段計(jì)算結(jié)果列表如下表32段數(shù)n名稱12345678進(jìn)口溫度 tk,n1 ,oC415444490490487481474472出口溫度 tk,n ,oC444490490487481474472472冷管進(jìn)口溫度 To,n 1,oC282310332364410冷管出口溫度 To,n ,oC310332364410417進(jìn)口氨含量 ,%出口氨含量 ,%氨產(chǎn)量, KJ/()催化劑單位反應(yīng)熱， KJ/()冷管單位傳熱， KJ/() 表24 催化劑各段計(jì)算結(jié)果表①計(jì)算條件（1）選淋灑式排管冷卻器（2）高壓換熱管Ф6813 d外= d內(nèi)= d平~=（3）熱負(fù)荷Q=（4）產(chǎn)量W=（5）熱氣體壓力p=30Mpa（6）熱氣入口溫度 t入=℃（7）熱氣出口溫度 t出=℃（8）熱氣氣量 V=179。與本段常數(shù)An,3=()/ m179。= + =(+)=()/ m179。計(jì)算結(jié)果，第二段出口溫度tk,2=490℃，=，=，=設(shè)出第三段溫度tk,3=490℃e . 查物性數(shù)據(jù)：第三段催化劑層平均溫度k,3= = (490+490)=4900C由k,3=490℃，yNH3,2= 查pk,3=()=55050KJ/mol：由式（6413）知 (tk,3 tk,2)+KkoFko(k,3 0,3)=因?yàn)? tk,2= tk,3所以 (tk,3 tk,2)=0設(shè) t0，3=314 0C 0,3= = (286+314)=3000Ck,3= = (487+487)=487oC===反應(yīng)熱==684829KJ/h出第三段催化劑層氣體摩爾流量k,3= k,3== kmol/h= + =+ == = =,3（反算tK,3,t0,3）由tk，2=490 0C, yoNH3,2==()/ m179。與假設(shè)第一段常數(shù)An相符，故假定溫度tk,1=444℃正確。= +=（）/ m179。 === ==： 由公式（648a）計(jì)算=+ = =+由公式（646）計(jì)算y0 NH3,0= = ====+==實(shí)際出口氨含量= =式中====d. An,1(反算tk,1)由A106催化劑活性線查, 當(dāng)tk,0=412℃, =，=（）/ m179。/h空塔截面積：絕熱層 絕== 冷管層 ：冷== m2過(guò)渡層 ： F= = m2考慮沉降后催化劑層總高度及絕熱層總高度=9850mm =760 mm將整個(gè)催化劑分成8段分段計(jì)算：第一段絕熱層溫度分布計(jì)算（n=1）,首先假定催化劑層溫度tk,0=415℃,冷管進(jìn)口溫度286℃（計(jì)算完后核算該假定溫度是否正確）。 過(guò)濾圓管，mm , 12根 ； 熱系數(shù)=(. 0C) 解 （1）基本數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)塔氣體摩爾流量：以知=179。保護(hù)管套，mm 45 ；各4根 比傳熱面積，m2/ m3 15催化劑集氣環(huán)管，mm 573； 操作壓力，MPa 30環(huán)中徑，mm 327；共2個(gè) 進(jìn)塔氣量，m3（標(biāo)）/h 扁平冷管，mm 大10810 （763管子壓制）； （573的管子壓制）；, 各6片 板厚3 間隙5；進(jìn)塔成分 H % ,N % , CH4 %, Ar % , NH3 %。各2根 催化劑總高，mm 9986。 絕熱層高，mm 930。 催化劑框容積量，m2 。 冷管傳熱面積, m2 。（3）熱氣體帶出熱量表30 T11=35 oC, P=30Mpa時(shí)各組分比熱容N2H2CH4ARNH3氣體含量各組分分壓Mpa各組分在35度Cp′=(kmol. oC)熱氣體帶出熱量 = =564 (4)液氨帶出熱量查35 oC液氨比熱容， = =282 （5）冷卻水量計(jì)算設(shè)需要冷卻水量為，冷卻上水=25 oC，冷卻下水=38 oC，取冷卻水比熱容則冷卻水吸收熱量為 = =(1 392 +2 955 )(564 +282 )=1 500 1000 =冷卻水帶入熱量 1 000=2 885 冷卻下水帶出熱量=1 500 +2 885 =4 386 表31 水冷器熱量總匯表()收方支方熱氣體帶入熱量熱氣體帶出熱量氨冷凝熱295530091液氨帶出熱量冷卻上水帶入熱量冷卻下水帶出熱量小計(jì)小計(jì) 氨分離器熱核算氨分離器進(jìn)出口沒(méi)有發(fā)生變化，氣體熱量平衡氨分離器收入熱，則 =氨分離器支出熱，氣體放空氣帶走熱量 KJ/tNH冷交換器帶入熱量，由冷交換器熱平衡計(jì)算得 = +=誤差= =%故合成系統(tǒng)熱量計(jì)算有效。（5）熱交換器熱負(fù)荷 =1 392 291 =－2 898 表29 熱交換器熱量匯總表()收 方支 方冷氣帶入熱量61 430 冷氣帶出熱量74 329 熱氣帶入熱量94 291 熱氣帶出熱量101 392 小計(jì)5 722 小計(jì)5 722 水冷器熱量計(jì)算e由已知，水冷器出口熱氣體溫度t11=35 oC,設(shè)氣體先冷卻至35 oC后，氨再冷凝。需軟水量X查軟水焓 I1=(kmol?℃)蒸汽焓 I2=2 (kmol?℃)由熱平衡得： Q=X（I2I1）∴廢熱鍋爐軟水帶入熱量 軟=X I1==107 蒸汽帶出熱量：蒸=+2 279 =2 387 表27 廢熱鍋爐熱量總匯表（）收 方支 方管內(nèi)氣體帶入熱量6 571 管內(nèi)熱氣體帶出熱量4 291 軟水帶入熱量107 蒸汽帶出熱量2 387 小計(jì)6 679 小計(jì)6 679 熱交換器熱量計(jì)算圖3 熱交換器進(jìn)出口熱量計(jì)算示意圖（1）冷氣體帶入熱量 6由合成塔熱平衡計(jì)算 6=143 （2）熱氣體帶入熱量 9由廢熱鍋爐熱平衡計(jì)算 9=4 291 （3）冷氣體帶出熱量 7由合成塔熱平衡計(jì)算 7=4 329 （4）熱氣體出口溫度計(jì)算由熱平衡得：6+9=7+10 10=6+97=1 392 10= V10Cp10t10 t10= ==表28 t10=℃ P=30Mpa各組分比熱容N2H2CH4ARNH3氣體含量各組分分壓Mpa′∴=(kmol∴合成塔氣體二次入口帶入熱量Q7=(1 430 +6571 +)(+) =(10)合成塔絕熱溫升核算由 △t== 式中=(Cp7+Cp8)= (+)=(kmol. oC)帶入上式得：△t==℃ ∴t6= t7+=+=℃與前面假設(shè)基本相符，計(jì)算有效。h