【正文】 =+=+=?℃ ==③ 氨冷凝熱由《手冊》表1011，內(nèi)插查得—℃下，氨汽化熱= ==（2） 出熱① 氣體帶出熱（同冷交換器氣體帶入熱） =－② 液氨帶出熱由第174頁表用內(nèi)插法求得－℃下，液氨焓=－ =（－）=－③ 液氨蒸發(fā)所移走的熱量=（++）—（+）=（53886++）－( —)=369201千焦（3）二級氨冷器進口氣體溫度① 進口氣體量=一級氨冷器出口氣量+新鮮氣量 =+1000=② 進口氣體帶入熱=+=53886+=③ 進口氣體溫度已知：進口氣體壓力P=進口氣體溫度用試差法進行計算，設=℃，T=用壓力校正法，算得=?℃④ 校核進口氣體帶入熱 進口氣體帶入熱== 誤差==－%,誤差極小℃，可用。每小時氨耗量==每噸產(chǎn)品氨的致冷氨耗量== 主要設備工藝計算計算基準：每小時氨產(chǎn)量680千克在合成塔計算中，有兩種工況：（1）680千克/時（即年產(chǎn)量5000噸） （2）800千克/時（即年產(chǎn)量6000噸） 水冷器1. 已知條件 （1） 設備形式：淋灑式排管冷卻器 （2） 氣體壓力 進口 出口 （3）氣體溫度 進口 ℃ 出口 35℃ （4） 冷卻水溫度 進口 32℃ 出口 38℃ （5） 氣量 =11040標準米3/時 （6） 氣體組成見表425。表426導熱系數(shù)的計算成份H2N2NH3CH4Ar，分子分率，大氣壓17822948,239，焦/.℃算得混合氣體的修正虛擬臨界壓力、溫度和導熱系數(shù)為 == == =．秒．℃對比壓力和對比溫度為 == ==由《手冊》附圖175，查得=由《手冊》附圖591頁，高壓混合氣體導熱系數(shù)的算式為 =.= =．秒．℃≈．小時．℃式中 —混合氣體中組份的分子分率。另由《含氨混合氣體的物性數(shù)據(jù)計算》，內(nèi)插算得定性溫度、壓力下氮、氨、甲烷的粘度修正系數(shù)，又已知各純組份氣體的分子量，一并見表427。 中各純組份氣體的值為： H2 = N2 = NH3 = CH4 = Ar = =中各純組份氣體的值為：H2 = N2 = NH3 = CH4 = Ar = =∴=210千克/米．秒≈．小時 ⑤ 平均熱容: 采用分壓疊加法計算以進口、出口氣體溫度的平均溫度(℃)下的真實分子熱容，作為在進口溫度和出口溫度這段范圍內(nèi)的平均分子熱容。表428平均熱容的計算物質(zhì) 分子分率大氣壓 千焦/千摩爾?℃H2N2NH3CH4Ar .0===℃，即為35℃℃這段范圍內(nèi)氣體的平均分子熱容。由《手冊》式(1238), αi =式中：αi—直管內(nèi)給熱系數(shù)，千焦/米2℃ di—管的內(nèi)徑，米 Re—雷諾準數(shù) Pr—普蘭德準數(shù)在式(1238)中，Re=式中 G —流體重量流速。小時 —流體粘度，千克/米小時Re=Re大于10000，屬湍流范圍?！?。小時℃（3）管外給熱系數(shù)由《手冊》式（12328）， 式中 L——噴淋密度，千克/米?小時 式中 W——冷卻水量，千克/小時；l ——每根管子長度，米；n ——管子列數(shù)； 冷卻水用量可按下式計算： Q=式中 W——冷卻水量，千克/小時；W——被蒸發(fā)的水量，千克/小時； Q——熱負荷，千焦/小時；t——冷卻水進水溫度，℃； t——冷卻水排水溫度，℃；c ——水的比熱； i ——水蒸氣的焓（取周圍空氣溫度下的水蒸氣焓）千焦/千克。 A米排管設置在室外，在流動的空氣中，取千克/米小時；由《手冊》附圖141空氣濕度圖，查的空氣溫度28C,相對濕度時，x=；35C（給水和排水的平均水溫）時，飽和空氣的濕含量為x千克/千克。小時管內(nèi)、管外污垢熱阻的選取: 管內(nèi)為潔凈氣體，由《手冊》表1213，取管內(nèi)污垢熱阻R=；管外為河水，由《手冊》圖1216，查得水溫小于50C，河水（平均）的管外污垢熱阻R=；d米=168千焦/米 小時C代入 =C由《手冊》式（1216），=管內(nèi) 管外 38C32C （1）計算傳熱面積A 米（按管子的中經(jīng)計算）與假設傳熱面積相近。 冷交換器 （1）設備型式 管殼式環(huán)盤形擋板列管熱交熱器（2）氣體壓力管內(nèi)，熱氣體：進口 ； 出口 ；管間，冷氣體：進口 ； 出口 ；（3）氣體溫度管內(nèi)，熱氣體：進口 44C ； 出口 ； 管間，冷氣體：進口 ； 出口30C 。 429冷交換器氣體組成組份H2N2NH3CH4Ar合計進口熱氣體100進口冷氣體100（6）熱負荷由熱量衡算，傳入冷氣體的熱量為 冷氣體帶出熱冷氣體帶入熱=2550828（1340346）= ∴ 熱負荷=千焦/小時VSHXB版冷交換器主要尺寸如下：外筒：內(nèi)徑列管換熱器：殼體內(nèi)徑D 中心管管子外徑 環(huán)形擋板開孔孔徑D 管子根數(shù)n 254 盤形擋板直徑D 管子中心距t 14毫米（三角形排列） 擋板間距h 70毫米（1）管內(nèi)，熱氣體給熱系數(shù) 管內(nèi)，有部分氨氣冷凝，但與總氣量相比其量較小，為簡化計算，按無氣氨冷凝進行計算（見《手冊》第十三章）。小時小時℃=?℃② 管間，冷氣體給熱系數(shù)管間裝有環(huán)盤形擋板，給熱系數(shù)按《手冊》式（12327）計算 式中 ——當量直徑，米； ——管子外徑，米； ——按流道基準截面積計算的管間流體重量流速，千克/米小時 上式中，當量直徑應采用計算壓降中的[見《手冊》表1221中第五項]，換器中除列管外，還具有一根中心管，在計算時需予以計入，即 米式中 ——中心管外徑，米；管間流道基準截面積S，按下列諸式計算：由《手冊》式（1245）式中 S——介子外殼和盤形擋板之間的環(huán)形截面積，米；由《手冊》式（1246）， 式中 ——兩塊擋板 的截面積，米； D——平均直徑，米；D由《手冊》式（1248） =?小時?C（3）傳熱系數(shù)K管內(nèi)、管間的傳熱系數(shù)相差不多，故用平均直徑計算傳熱系數(shù)和傳熱面積。小時U形列管自上面下，層疊排列。臥式一級氨冷器示意圖見圖43圖43臥式一級氨冷器示意圖1——U形列管，2——管型聯(lián)箱，3——高壓氣體進口管，4——高壓氣體出口管（2）氣體壓力 進口 ； 出口 。 (4)液氨蒸發(fā)溫度 5C（，表壓）；（5）氣量 （6）氣體組成：組份H2N2NH3CH4Ar合計%100（7）熱負荷 214914（1）管內(nèi)高壓混合氣體物性數(shù)據(jù)①定性溫度與定性壓力 平均溫度= 平均壓力=②平均分子量③導熱系數(shù)采用修正對比狀態(tài)計算，算得③ 粘度采用修正平方根規(guī)律法計算，算得⑤平均熱容C采用壓力校正法計算（計算方法，見熱量衡算），算得 C=C（2）管內(nèi)給熱系數(shù).設：管內(nèi)氣體為湍流，采用直管湍流下的算式。克魯西林公式的C值隨液氨蒸發(fā)溫度而變化，見表430。（按中經(jīng)計算），為了統(tǒng)一規(guī)格，以利于設備制造，故選用二級氨冷器的規(guī)格作為一級氨冷器，因此一級氨冷器留有較大余地。（2）氣體壓力： 進口 ； 出口 ；（3）氣體溫度： 進口 出口 （4）液氨蒸發(fā)溫度25C(，表壓)；（5）（6）二級氨冷氣氣體組成見表431。由《手冊》式（1238） 氣體重量流速 G 10000屬湍流； (3) 管外給熱系數(shù)由《制冷機及制冷設備》307頁所載克魯西林公式 由克魯西林附表中，內(nèi)插算得蒸發(fā)溫度25C時，C=考慮設備和管道的熱損失10%則 Q==807324千焦/小時設：需用傳熱面積為14米。實際傳熱面積=（按中經(jīng)計）實際傳熱面積大于計算傳熱面積，所以可用。 合成塔 合成塔計算包括兩部分，即觸媒筐和熱交換器。在《小氨肥廠工藝設計手冊》中，采用近似逐段差分法（近似地將微分看成差分）用手算求解，計算工作量很大，且有一定的誤差。熱交換器是螺旋板式，另用手算方法計算之。上?；W院已將所用的計算公式、關于計算機計算時所用計算方法以及電子計算機的計算程序，匯編在《單管并流式氨合成塔觸媒筐計算程序說明》這份資料中。本計算中的觸媒筐為單管并流型，分別對兩種工況進行計算：①工況（Ⅰ），是與全廠性計算配套的年產(chǎn)5000噸合成氨的工況，進塔氣量11950標準米/時，%；②工況（Ⅱ），合成塔年產(chǎn)6000噸的工況，進塔氣量13570標準米/時，%。上?；W院在編制電子計算機計算程序時，參考了該校和南京化工研究院合編的《三套管氨合成塔模擬程序》（上?；W院情報，1976，10月）。 圖44單管并流式氨合成塔觸媒筐示意圖在計算過程中，將觸媒筐分為三個截面：L平面，即觸媒零米平面；L平面，即絕熱層底端面；L平面，即冷管冷卻層底端面。在邊界條件中：觸媒層氣體溫度和冷管內(nèi)氣體溫度都用下標0表示進口，下標end表示出口。（1） 流程簡述氣體由換熱器出來，溫度為，沿上升管向上流動，經(jīng)觸媒床加熱到達L平面，氣體溫度為，然后匯入上環(huán)管，此時溫度為。邊界條件：在L平面： 在L平面： 在L平面: 在上述邊界條件中，、為已知值。這聯(lián)立方程組包括表征反應速度的動力學微分方程和表征內(nèi)部換熱的傳熱的轉熱微分方程。在計算中，電子計算機自動進行多次試差（手算時則入工進行試差），直到塔出口氨濃度和氨產(chǎn)量達到設計要求時為止。最后列出符號表。 方程（1）中FA的計算： (3) 式中 P——氣體總壓，大氣壓； K——氨合成反應平衡常數(shù)。 (22)式中 K——當P時反應的平衡常數(shù)（僅為溫度的函數(shù)）。表432氨、氮、氫的逸度系數(shù)組份H2N2NH