太原科技大学毕业设计（论文）
TCTT水进口管氨冷却器水出口管氨分离器氨压缩机
图2.2氨冷却器温度控制方案流程图
2.3 各仪表的作用方式
对于系统而言，当发生故障时，应保证气氨出口温度不要太高，即在考虑安全及节能方面，应选用气开阀。
各仪表的作用方式为： 1.气开阀：正作用“+”； 2.变送器：正作用“+”；
3.当阀关小时，气氨出口温度升高，“-” “-”=“+”，取反，故调节器为反作用“-”。验证：T ? ?
TT ? ? TC ? ?阀开大? T ?
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第三章 工艺计算
3.1 原始数据
物 料 温度（进口/出口）℃ 操作压力(MPa) 变换气 合成气
体积流量 (m3/h) 1850 12.5/-31 -66/-26 2.6 1.3 气体 管程 体积分数% 40.01 壳程 体积分数% 质量分数% 85.88 质量分数% CO2 H2S 0.12 0.2 CO 1.45 1.98 H2 49.79 4.86 74.95 17.46 CH4 7.03 5.49 N2 0.92 1.26 24.18 82.29 Ar 0.15 0.29
3.2 类型选择
Tm?tm?T1?T22?t1?t22?12.5℃???31?℃2??66℃?(?26℃)2?36.75℃?50℃
因此不需考虑热补偿。
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3.3 流体流径的选择
考虑逆流时换热效率高，故选择逆流传热。
壳程：变换气（操作压力：1.3 MPa）
管程：变换气（操作压力：2.6 MPa）
3.4 工艺参数的计算
3.4.1 确定冷热流体的定性温度
工程上对于低黏度流体大多以其平均温度作为定性温度。
Tm?T1?T22t1?t22?12.5℃???31?℃2??9.25℃
tm???66℃?(?26℃)2?-46℃
T1, T2 ?热流体进出口温度, ℃
t1, t2 ?冷流体进出口温度, ℃
3.4.2 定性温度下的物性参数 管程 -9.25℃下的物性参数 成分 密度 kgmCO23比热容 KJKg?C?导热系数 WmC?粘度 mPa?S 1.976 1.539 1.250 0.0899 0.93 1.05 1.1 15.4 2.27 1.2 20.8 0.14 0.14 0.22 0.21 0.34 0.25 0.17 0.013 0.0112 0.0164 0.0076 0.01 0.016 0.02 H2SCOH2 CH4 0.717 1.251 1.782 N2 Ar 成分 壳程 -46℃下的物性参数 6
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密度 H2 N2 比热容 15.5 1.25 导热系数 0.02 0.021 粘度 0.0067 0.0142 0.0850 1.230 物性参数的计算 1管程
密度?=1.976×85.88%+1.539×0.2%+1.250×1.98%+0.0899×4.86%+0.717×5.49%+1.251
×1.26%+1.781×0.29%=1.8kgm3
比热容Cp=0.93×85.88%+1.05×0.2%+1.1×1.98%+15.4×4.86%+2.27×5.49%+1.2×1.26%+20.8×0.29%=1.77KJKg?C?
粘度?=85.88％×0.013+0.2％×0.0112+1.98％×0.0164+4.86％×0.0076+5.49％ ×0.01+1.26％
×0.016+0.29％×0.02=0.0164×10-3Pa?S
导热系数?=85.88％×0.14+0.2％×0.14+1.98％×0.22+4.86％×0.2+5.49％ ×0.34+1.26％
×0.25+0.29％×0.17=0.157WmC?
2壳程
密度?=0.850×17.46%+1.230×82.29%=1.045kgm3
?比热容Cp=15.5×17.46%+1.25×82.29%=3.74KJKg?C
粘度?=0.0067×17.46%+0.0142×82.29%=0.0129×10-3Pa?S 导热系数?=0.02×17.46%+0.021×82.29%=0.0208W3o类别 密度kg/m 比热容kj/kg?C mC?
黏度mPa?s 导热系数W/(m?OC) 管程 1.8 1.77 0.0163 0.0129 壳程 1.045 3.74 0.157 0.0208 3.4.3 计算热负荷
Q?WhCPh(T1?T2)?1850?1.83600?1.77?10?(12.5?31)?71220W3
计算平均温度（采用逆流操作） 管程变换气 12.5℃?-31℃ 壳程合成气 -26℃?-66℃
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?t1=38.5℃ ?t2=35℃
?t2?35?0.9?2 [3，223]
?t138.5?tt1??t2.5?35m??2?382?36.75℃
初步假定换热器为单管程单壳程，即平均温度差取?tm?36.75℃。 3.4.4 平均温度差
?tm?36.75℃ R?T1?T2t?热流体的温降?12.5?312?t1冷流体的升温?26?66?1.08
P?t2?t1?冷流体的升温?26?66T两流体的最初温差92
1?t?112.5?31?0.根据P.R查图4-25（C）得：?=1 ?tm??tm逆???1?36.75?36.75?C.
3.4.5 初选总传热系数
Ko=40Wm2?。C
3.4.6 初算所需传热面积
Q?KoS?tm S?Q71220K0?t?m40?36.75?48m2
3.4.7 换热器结构设计 1.换热管的选取
选定?25mm?2.5mm规格的管子，材料为碳钢。 所以 do= 25mm di=20mm 换热管总长L?S?48?d3.14?25?10?3?611m
0在标准管长系列中选取换热管长度为L=3m。
管心距t=32mm，根据传热面求管根数n 8
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