【正文】 器進口氣體組成 成份 H2 N2 CH4 Ar NH3 合計 標準米3 % 100 (2) 出口 用試算法在下面的冷交換器熱量衡算中先進行試差，從而決定熱氣體出口溫度為℃ , T=, P = 大氣壓。yA( %) ： 39。 表 48 冷交換器出口熱氣體組成 成份 H2 N2 CH4 Ar NH3 合計 標準米3 % 100 17 設 ： 一級氨冷器出口溫度為 7℃ , T=280K, P = 大氣壓。yA=? = 令 : 出口氣體中氣氨體積為 y 標準米 3 則 yy ?? )0 8 0 32 6 4 6 6(= ∴ y ＝ 0 5 4 1 8 6 30 5 4 1 ? ? ＝ 標準米 3 冷交換器中冷凝出來的氨量 =－ = 標準米 3? ? = 千克 一級氨冷器 出口熱氣體組成 可見表 49。 表 410 二級氨冷器 進口氣體組成 成份 H2 N2 CH4 Ar NH3 合計 標準米3 % 100 (2) 出口 設 :二級氨冷器出口溫度為－ ℃ , T=, P = 大氣壓。yA=? = 令 : 出口氣體中氣氨體積為 y 標準米 3 則 yy ?? )4 7 7 86 5 1 4 1(= ∴ y ＝ ?? ＝ 標準米 3 冷交換器中冷凝出來的氨量 =－ = 標準米 3? ? = 千克 二級氨冷器 出口熱氣體組成 見表 411。 6. 冷凝的總氨量 19 ++= 標準米 3 或 ++= 千克 7. 精煉氣消耗定額 1000?= 標準米 3/千克 = 標準米 3/噸氨 熱量衡算 計算基準 :1000 標準米 3 精煉氣 小時氨產量 :680 千克 基準溫度 :0℃ 液氨的焓 :《氮氣工作者手冊》 (54 頁 )飽和氨蒸汽表中，液氨的焓是以 0℃ 為基準的，故下文中液氨的焓，采用此書中的數(shù)據(jù) (摘錄于 174 頁 )。因此兩種方法的計算結果是有出入的。 《手冊》附錄中，載有各純組份氣體在高壓下的真實分子熱容的圖，其中氨的真實分子熱容的溫度范圍的下限為 30℃ 。一般工程計算，可盡量采用《手冊》中熱容圖，以求便捷。(2)以 t℃ 和 0℃ 的平均溫度下 (即 2t ℃ )的真實分子熱容作為 t℃ 平均分子熱容。 20 (1) 絕熱指數(shù) ? 由《手冊》附錄常用氣體主耍常數(shù)表中查得，循環(huán)機出口氣各組份氣 體的絕熱指數(shù)可 參見表 412。 表 413 循環(huán)機出口所組成 成份 H2 N2 CH4 Ar NH3 合計 yi 由《手冊》式（ 7111） 11?K =??1Kyi i ∴ 11?K = ? + ? + ? + ? + ? = ∴ ? = (2) 循環(huán)機出口氣溫度 T出 由《手冊》式（ 7110） T出 =T入 ???????? ?入出PP KK 1 已知：循環(huán)機進、出口壓力為 P入 = 大氣壓 ； P出 = 大氣壓。 2 . 冷交換器熱量衡算 已知條件： 管內進口熱氣體：壓力 大氣 壓，溫度 44℃ ，氣量 標準米 3 21 管內出口熱氣體：壓力 大氣壓，氣量 標準米 3 管內進口冷氣體：壓力 大氣壓，溫度－ ℃ ，氣量 標準米 3 管內出口冷氣體：壓力 大氣壓，溫度 30℃ ，氣量 標準米 3 此四路氣流的氣體組成 見表 414。先計算混合氣體的常壓平均分子熱容 Cp0,再進行壓力校正而得 Cp。 表 415 各組份的平均分子熱容 組 份 yi 分子分率 Cpi0 千 焦 / 千摩爾 .℃ yi Cpi0 千 焦 /千摩爾 .℃ Pci 大氣壓 Tci ? py cii 大氣壓 Tycii ? H2 +8 +8 N2 NH3 CH4 Ar 1??yi Cp0= Cypii 0? = PyP icicm ??= TyT ciicm ??= 算式 來源 別斯科夫 《手冊》附式（ 1516） 《手冊》第 737 頁 注： ① 別斯科夫原文中為 + ? 310? t ? 2610t? ,用此式算出的氨平均分子熱容的值，與同書中氣體的平均分子熱容表中所列氨的平均分子熱容值不相符。 ② 別斯科夫原文中，式中第三項為 ? 2610t? ，疑有誤差，經推導而校正為 ? 2610t? 。 23 Cpi0 —常壓下，各純組份的平均分子熱容，千 焦 /千摩爾 .℃ 。 Pci —各純組份的臨界壓力，大氣壓 ?！?； Cp —高壓混合氣體的平均分子熱容 , 千焦 /千摩爾 Ⅱ 、 Q1 Q1= 2 0 3 6 8 3 9 4443 2 2 4 6 4 ??? 千焦 ② 管外，進口冷氣體帶入熱 Q2 用壓力校正法算得當 ?t ℃ ， ??? ， ? = 大氣壓時的平均分子熱容Cp = 千 焦 /千摩爾 由《手冊》表 1011 內插 查得 ℃ 下，氨汽化熱 = 千焦 /千克 Q3= 7 7 2 8 0 0 6 1 9 ?? 千 焦 （ 2） 出熱 ① 管內出口熱氣體帶出熱 Q4 用壓力校正法算得當 t =℃ ， ??? ， ? = 大氣壓時的平均分子熱容Cp = 千 焦 /千摩爾 .℃ 24 Q4= ???千 焦 ② 管外，出口冷氣體帶出熱 Q5 用壓力校正法算行當 t =30℃ ， ??? 303 ， ? = 大氣壓時的平均分子熱容Cp = 千 焦 /千摩爾 .℃ Q5= 2 5 5 0 8 2 ??? 千 焦 ③ 液氨帶出熱 Q6 由下列氨的焓值表用內插法算得 ℃ 下，注氨焓 = 千 焦 /千克 氨的焓 見表 416。 表 417 冷交換器熱量平衡 入熱 千 焦 出熱 千 焦 f 管內熱氣體帶入熱 Q1 管內氣體帶出熱 Q4 管外冷氣體帶入熱 Q2 管外冷氣帶出熱 Q5 氨的冷凝熱 Q3 液氨帶出熱 Q6 12873 25 合計 合計 收支相等，熱量平衡，故假設的管內熱氣體出口溫度 ℃ ,可用，不再行試差。即合成塔進口氣體溫升 (由進 塔溫度升高至出塔溫度 )所吸收的熱量，在不計熱損失時，等于氨合成所放出的反應熱量。 表 418 合成塔氣體組成 成份 H2 N2 NH3 CH4 Ar 合計 % 100 出塔氣體：壓力為 大氣壓，氣量 標準米 3 合成塔出塔 氣體組成 見表 419。 假設：出塔溫度為 ℃ 平均溫度 = 2 ? =℃ ， ????? 采用分壓疊加法計算高壓混合氣體真實熱容。 表 420 平均分子熱容 列表計算 組 份 yi 分子分率 Pi 大氣壓 Cpi 千焦 /千摩爾 .℃ py cii 大氣壓 H2 N2 NH3 0， 02500 CH4 Ar 0， 03049 合計 1??yi ??pi ?? Cy pii 進塔氣體在平均溫度 ℃ 下的真實熱容 千 焦 /千摩爾 .℃ ，即氣體在 30～℃ 范圍內的平均熱容。 （ 3） 用氨凈值校核塔內溫升 由《手冊》式（ 9106） cy Hy paz Rat )1( )(? ???? 式中： t? －塔內溫升， ℃ ， yaz －出塔氣體中氨含量， %， ya? －氨凈值， %, Cp －偏進塔氣體平均分子熱容，千 焦 /千摩爾 2 53 9 )( 1 2 1 3 4)0 2 ( ??? ???? t℃ 出塔溫度 =30+=℃ ，與假設相符。 28 已知條件 : 進 塔氣體 :壓力 大氣壓，溫度 ℃ ，氣量 標準米 3 水冷器進塔 氣體組成 見表 421。 （ 1） 入熱 ① 氣體帶入熱 Q1 Ⅰ . 平均分子熱容 Cp 氣氨未冷凝，采用分壓疊加法，按照《合成氨原料氣的恒壓 (真實 )比熱》中算式進行計算。故用近似算法，即仍采用此一組算式以計算真實熱容，而以 t ℃ 和 0℃ 的平均溫度下 (即 t?21 ℃ )算得的氣體真實熱容，作為 t ℃ 下的平均熱容。 表 422 水冷器 平均分子熱容 計算 組份 yi 分子分率 Pi 大氣壓 Cpi 千 焦 /千摩爾 .℃ py cii 大氣壓 H2 N2 NH3 CH4 Ar 29 合計 1??yi .00 ??pi ?? Cy pii 氣體在 ℃ 下的真實熱容 千 焦 /千 摩爾 . ℃ ，即 ℃ 下的平均熱容。 已知條件 : 進塔氣體 :壓力 大氣壓，溫度 7℃ ，氣量 標準米 3 一級氨冷器 進口 氣體組成 見表 423。 上述冷負荷 214914 千焦 的相應氨產量為 千克 令氨產量為 680 千克 /小時 ∴ 耗冷量 =214914 ? =427224 千 焦 /小時 冷凍工段所用氨壓縮機為 4 V 型，標準制冷量 (蒸發(fā)溫度 —15℃ ，冷凝溫度 30℃ )為 441000 千焦 /小時，換算為本設計中操作條件下 (蒸發(fā)溫度 —5℃ ，冷凝溫度 40℃ ) 31 的制冷量為 ~6300000 千焦 /小時，尚有余力。 表 424 二級氨冷器 氣體組