水出主换热器的温度：90℃ 变换气进主换热器的温度：365℃ 变换气进主换热器的温度：250℃
2-2.1传热面积的计算
以水的吸热来计算
从前面主换热器的计算中可知水吸热为：Q4-Q2 则实际转热量为：Q= (Q4-Q2)*3.79=2174880.182kJ/h 平均温差： tm=
?t2??t2 ?t2ln?t1 =90.65℃ 取K=250 kJ/(m2*h*℃)
传热面积：S=Q/(K*tm)=95.96m3 设富裕传热面积为：30%
S实=95.96*1.2=115.152m2
选择固定管板式换热器：
公称直径：600 mm ,公称面积：120 M2,管子总数：254，管长：6m 管程数：2，壳程数：1，管子：￠25?2.5，管子排列方式：三角形
2-2.2设备直径与管板的确定
管板直径的计算公式：
D=1.05t(n/?)0.5 n——管数
?——管板填充系数，取0.9 t——管子中心距，取0.032m
所以
D=1.05t =0.56
n?
官板直径选用￠0.75m，设备外径为￠1.0m
2-2.3传热系数的验算
管内给热系数的计算公式如下： a内=0.023Re0.3Pr0.4 Re=G*d/u Pr=u*Cm/?? u=
?y?u?M?yMiiiii
粘度的计算：
查《化工原理》在307.5℃时，各气体的u值如下：
组分 u(mp*s) CO2 0.031 CO 0.0305 H2 0.015 CH4 0.025 N2 0.0302 H2O 0.023 根据公式得： um??y?u?M?yMiiiii =0.0255mPa*s=0.0918kg/(m*h)
导热系数的计算：
查《化工原理》在307.5℃时，各气体的导热系数值如下：
组分 CO2 0.0396 CO 0.0071 H2 0.0308 CH4 0.0372 N2 0.0936 H2O 0.0429 ? 根据公式得：
y??????y?iii?MiMi
=0.0438498kcal/(h*℃)
热容的计算：
变换气在307.5℃时根据《物理化学教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式： Cp=a+b+CT-2来计算热容以及表5-1.1和5-1.2可得。 热容的单位为kJ/（kmol.T）
计算结果：
组分 Cp CO 30.65 H2 29.32 CO2 46.86 H2O 36.32 N2 30.35 CH4 50.5 Cpm=∑Yi*Cp=33.55kJ/（kmol.T）
=8.0134 kJ/（kmol*℃） ∑M=∑YiMi=15.979kg/kmol Cp=8.0134/15.979=0.503kcal/(kg*℃) 雷诺系数的计算：
Re=G*d/u
=(0.02*3600*13.73)/0.0918 =10455 Pr=(u*Cm)/?
=(0.0918*0.503)/0.0438498 =1.053
则：a内=0.023?/dRe0.8Pr0.4
=0.023*（0.0438498/0.02）*（10455）0.8*（1.053）0.4 =84.55kcal/(m*h*℃)=353.98kJ/(m*h*℃)
2-2.4壳侧对流传热系数计算
壳侧对流传热系数的计算公式如下：
a外=1.72*(/do)*(de)0.6*(do*Gu/u)0.6*(Cm*u/)1/3*(u/uw)0.14
在本设计中由于温度对气体粘度变化影响不大，故校正项(u/uw)0.14可以忽略不计 。 水的物性数据
水的温度为：（20+90）/2=55℃ 导热系数：
?=65.04?10?5kcal/(m?h?℃) 热容：
Cm=4.176kJ/(kg?℃)
粘度
u=50.91?10-5Pa?S 取de=0.024m
所以壳侧对流传热系数为：
a外=1.72*(/do)*(de)0.6*(do*Gu/u)0.6*(Cm*u/)1/3 =6423kcal/(m2*h*℃)
2-2.5总传热系数核算
管，壳程污垢热阻各取0.001
由《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知总传热系数的计算公式为：
K=
111???R?a内a外?
则： K=68.4559 kcal/(m2*h*℃) =286.609 kJ/(m2*h*℃)
2-2.6传热面积的核算
以水的吸热来计算
从前面主换热器的计算中可知水吸热为：Q4-Q2 则实际转热量为：Q= (Q4-Q2)*3.79=2174880.182kJ/h 平均温差： tm=
?t2??t2 ?t2ln?t1 =90.65℃
传热面积：S=Q/(K*tm)=83.7m3 安全系数：
120-83.7?43%
83.7
设计综述
本设计的优点在于选择较为良好的工艺路线，确定良好的工艺条件、合理的催化剂以及设备的选型和能源综合利用。另外，就是尽量减少设备投资费用。分析出了气体组分对温度的影响变化。在设计过程中能发现文献中不合理的地方。
本设计也有许多不足的地方：压力选取过高、在设备计算中气体在高压下取的流速不太准确。由于本人水平不高，设计许多因数对设计的影响考虑不足。
由于合成氨的变换工段是成熟工艺，参考文献资料较多，在本设计中，主要参考了《小合成氨厂工艺技术与设计手册》和《3000吨合成氨厂工艺和设备计算》这两本书。由于本人水平有限，本设计肯定会有不少缺点与不足，热切期望得到各位老师的批评指正。