PAGEPAGE1化工原理課程設(shè)計年產(chǎn)合成氨2萬噸小合成氨廠變換工段水加熱器的設(shè)計設(shè)計背景本換熱器的設(shè)計來自于以煤為原料的中小型氨廠，大都采用多段中變的方法；由于半水煤氣中不含水蒸汽，為了完成變換反應，需添加大量外供蒸汽，構(gòu)成了氨廠的高能耗工序之一。此換熱器既是回收濕變換氣（變換爐出）的顯熱，以預熱入口的半水煤氣，借以節(jié)約能量，使熱能回收。設(shè)計條件濕變換氣的組成：成分CO2H2N2H2Omol%18.5532.7310.7537.79濕變換氣的進口溫度：T1=229℃去離子水的出口溫度：t2≦140℃工藝參數(shù)：操作壓力：9kg(f)/cm2（濕變換氣）濕變換氣通過水加熱器的壓力降ΔP≦100kPa注意事項：物性計算中單位的換算（mol與kg）；換熱器設(shè)計中管、殼程的選擇。

附：混合物料的物性計算（氣體）密度：其中：M：混合氣體的密度（kg/m3）；P：操作壓力（Pa）；：混合氣體的分子量，yi：i組分的摩爾分率；Mi：i組分的分子量；R：氣體常數(shù)（J/kmolK）；T：操作溫度（K）粘度：采用Herning-Zipper法（《化學工程手冊》（第一卷），P1-386）其中：m：混合氣體的粘度（Pas）；i：i組分的粘度（Pas）；注：氣體的粘度一般不隨壓力而變，只有當P>4106Pa（即40.8kg(f)/cm2）時才考慮（略為增大）（教材P24）。比熱容：混合氣體的比熱容可通過質(zhì)量分率加和進行計算：其中：CpM：混合氣體的比熱容（kJ/kgK）；Cpi：i組分的比熱容（kJ/kgK）導熱系數(shù)：其中：M：混合氣體的導熱系數(shù)（W/mK）；i：i組分的導熱系數(shù)（W/mK）注：氣體的導熱系數(shù)與壓力無關(guān)（當P介于2.7kPa～200kPa之間），氣體的介于0.006～0.4W/mK。

分組情況No.姓名濕變換氣處理量（kmol/h）T2（℃）（變換氣出口溫度）t1（℃）（水進口溫度）1805149110280514912038051491304805159110580515912068051591307805169110880516912098051691301081514911011815149120128151491301381515911014815159120158151591301681516911017815169120188151691301982514911020825149120218251491302282515911023825159120248251591302582516911026825169120278251691302883514911029835149120308351491303183515911032835159120338351591303483516911035835169120368351691303784514911038845149120一、工藝計算

依據(jù)物料的屬性及進出口壓力和溫度變化要求，綜合預選擇材料的在物料中的換熱系數(shù)，計算出需要換熱器的換熱面積。

二、機械計算

依據(jù)物料特性選擇合適的換熱器形式：

1、預先假設(shè)換熱器公稱直徑

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