吕梁学院本科毕业设计
总反应热Q?(78.232?76.104)?99776.32?212324.0kJ 四段出口温度t?212324.0?13224837?426.30C
31520.55 (4) 四段出口气体带出热量Q4?212324.0?13224837?13437161kJ
表3-7 转化器热量衡算结果
段数 一段 二段 三段 四段 ∑
气体进口
温度/(℃) 360 480 450 420
热量/(KJ) 16216011 22070067 20608566 19167197 78061841
反应热量 /(KJ) 9463976 1022313 510976 307728 11304993
气体出口
温度/(℃) 545 500 460 426
热量/(KJ) 25679987 23092380 21119542 19474925 89366834
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第4章 换热器温度，传热面积的计算
4.1 第一换热器
由实验生产经验知，气体换热时的热损失量表现为温度下降3到6摄氏度，为了计算方便和实用，现设SO2气体下降4错误！未找到引用源。，SO3气体也下降4℃.
SO3气体出第一段触媒层的温度为545℃，所带热量Q=25679987 kJ∕h SO3气体在换热器进口处温度为543℃，所带热量Q=25585749 kJ∕h 热损失Q=94238kJ∕h
SO3气体在换热器出口处温度为482℃，所带热量Q=22162026 kJ∕h SO3气体在到达第二段触媒层的温度为480℃，所带热量Q=22070067 kJ∕h 热损失Q=91958kJ∕h
换热器交换热量Q=25585749?22162026=3423723 kJ∕h SO2气体(一次气)在换热器出口：364℃，Q=16396189 kJ∕h SO2气体在第一段触媒层：360℃，Q=16216011 kJ∕h 热损失 Q=180178kJ∕h
三处热损失和∑Q=180178＋91958＋94238＝366374 kJ∕h 预计SO2气体(二次)在换热器进口温度为300℃左右，则： SO2：错误！未找到引用源。115×44＝5060kJ/℃ O2：144×30＝4320kJ/℃
N2：错误！未找到引用源。1188×29＝34452kJ/℃ ∑：错误！未找到引用源。4320＋34452＋5060＝43832kJ/℃ 所以SO2气体在换热器进口处的温度为： t＝(16396189－3423723)÷43832＝296℃ SO3： 543→482℃ SO2 ： 364←296℃ Δt＝(179＋186)÷2＝183℃
换热器的传热系数，在实际生产中一般为8.14至18.0W∕(m2·K)错误！未找到引用源。之间(少数有在25.0左右)，新型换热器在上限，旧型换热器在下限，现取K=10.47计算，则换热面积：F＝Q/(K·Δt)＝(3423723×1000)÷(10.47×3600×183)＝543m2
热气体进口温度：543℃出口温度：482℃ ，冷气体进口温度：364℃出口温度：296℃。热流量：6kg/s，换热器由Φ25mm×2.5mm的管组成，气体的平均比热：0.725KJ/kg·℃。
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4.2 第二换热器
降温(即热损失引起的温度降低)：SO2气体4℃，SO3气体4℃ SO3气体在二段触媒层出口：500℃，Q=23092380 kJ∕h SO3气体在换热器进口：498℃，Q=23000010 kJ∕h 热损失Q=92369 kJ∕h
SO3气体在换热器出口：452℃，Q=20700159 kJ∕h SO3气体到达第三段触媒层：450℃，Q=20608566kJ∕h 热损失Q=91593 kJ∕h
交换热量 Q＝23000010－20700200＝2299810kJ∕h SO2气体在换热器出口：424℃，Q=19349742kJ∕h SO2气体在到达第四段触媒层：420℃，Q=19167197 kJ∕h 热损失Q=182545 kJ∕h
三处热损失 ∑Q＝92369＋91593＋182545＝366507kJ∕h 预计SO2气体在换热器进口温度为350℃左右，则： SO2：5.65×45.09＝254.8kJ/℃ O2：89.77×31＝2790kJ/℃ N2：1188.5×30＝35655kJ/℃ ∑：35655＋254.8＋2790＝38700kJ/℃ 所以SO2气体在换热器进口处的温度为： t＝(19349742－2299810)÷38700＝355℃ SO3：498→452℃ SO2 ：424←355℃
Δt＝(74＋97)÷2＝85℃取K =10.47W∕(m2·K)，则： F＝Q/(K·Δt)＝(2299810×1000)÷(10.47×85×3600)＝718m2
热气体进口温度：498℃出口温度：452℃，冷气体进口温度：355℃出口温度：424℃，热流量：9kg/s，换热器由Φ25mm×2.5mm的管组成。
4.3 第三换热器
降温：SO3气体侧3℃，SO2气体侧5℃.
SO3气体在三段触媒层出口：460℃，Q=21119542kJ∕h SO3气体在换热器进口：457℃，Q=20981805 kJ∕h Q损＝21119542－20981805＝137736 kJ∕h SO2气体进换热器60℃，其带入热量：
SO2：错误！未找到引用源。115.9×41.8＝4844.6kJ/℃
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O2：错误！未找到引用源。144.9×29.4＝4260kJ/℃ N2：错误！未找到引用源。1188.5×28.5＝33872.25kJ/℃
∑：错误！未找到引用源。33872.25＋4844.6＋4260＝42976.9kJ/℃ Q＝42976.9×60＝2578614.6kJ∕h
SO2气体在换热器出口温度为301(296+5)℃
错误！未找到引用源。Q＝42976.9×301＝12936047kJ∕h Q损＝42976.9×5＝214885 kJ∕h
错误！未找到引用源。∑Q损＝12936047＋214885＝13150932kJ∕h
交换热量错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。Q＝12936047－2578614.6＝10357432kJ∕h
预计第三换热器SO3气体出口温度为180℃，则： SO2：错误！未找到引用源。5.65×43.2＝244.08kJ/℃ SO3：错误！未找到引用源。110.3×55＝6066.5kJ/℃ N2：错误！未找到引用源。1188.5×28＝33278kJ/℃
O2：错误！未找到引用源。89.77×29＝2603.33 kJ/℃ 错误！未找到引用源。
∑＝244.08＋6066.5＋33278＋2603.33 ＝42191.9kJ/℃ 所以三氧化硫气体在第三换热器出口的温度为： t＝(20981805 －10357432)÷42191.9＝252℃ SO3：457→252 ℃ SO2 ：301←60℃
Δt＝(156＋192)÷2＝174℃取K =10.47W∕(m2·K)，则： F＝Q/(K·Δt)＝(10357432×1000)÷(10.47×174×3600)＝1579m2
热气体进口温度：457℃出口温度：262℃，冷气体进口温度：60℃出口温度：301℃，热流量：9kg/s，换热器由Φ25mm×2.5mm的管组成。
4.4 第四换热器
降温：SO3气体侧3℃，SO2气体侧5℃.
SO3气体在四段触媒层出口：426℃，Q=19474925 kJ∕h SO3气体在换热器进口：423℃，Q=19337777 kJ∕h 热损失，Q=137147 kJ∕h
SO2气体(二次气——一吸塔来)进口为60℃
SO2：错误！未找到引用源。5.65×41.8＝236.17kJ/℃ O2：错误！未找到引用源。89.77×29.4＝2639kJ/℃
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N2：错误！未找到引用源。1188.5×28.5＝33872.3kJ/℃
错误！未找到引用源。∑＝236.17＋2639＋33872.3＝36748kJ/℃错误！未找到引用源。
36748×60＝2204862kJ∕h错误！未找到引用源。 SO2气体在换热器出口温度为360℃(即355+5=960℃) Q＝36748×(355＋5)＝13229280kJ∕h
交换热量错误！未找到引用源。Q＝13229280－2204862＝11024418kJ∕h 预计SO3气体出口温度为204℃
SO2：错误！未找到引用源。2.56×43＝110.1kJ/℃ SO3：错误！未找到引用源。113.4×56＝6350.4kJ/℃ O2：错误！未找到引用源。88.23×30＝2646.9kJ/℃ N2：错误！未找到引用源。1188.5×29＝34466.5kJ/℃
∑：错误！未找到引用源。34466.5＋110.1＋2646.9＋6350.4＝43573.9kJ/℃ 则SO3气体出第四换热器温度为： t＝(19337777－11024418)÷43573.9＝190℃ SO3：423→191℃ SO2 ：360←60℃
Δt＝(63＋131)÷2＝100℃取K =10.47W∕(m2·K)，则： F＝Q/(K·Δt)＝(11024418×1000)÷(0.47×100×36000)＝2924m2
热气体进口温度：423℃出口温度：191℃，冷气体进口温度：60℃出口温度：360℃ ，热流量：6kg/s，换热器由Φ25mm2.5mm的管组成。
以上所述的传热面是根据选用较小的K值计算出的，故此计算和采用值均较保险，可缩小，但不要再增大了。随着技术的进步，目前设计的换热器，在工艺和结构上都有了改进，使传热效率大有提高，日产吨酸的传热面有明显下降。故K值一般应以14至20 W∕(m2·K)较宜。
表4-1 各换热器工况
项目 交换热量/(kJ∕h) 温差/(℃) 计算传热面积/(错误！未找到引用源。
m2)
采用面积/(m2)
598
790
1737
3217
1换 3423723 183 543
2换 2299810 85 718
3换 10357432
174 1579
4换 11024418 100 2924
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