VR?V总 （5-1） Sv 式中V总--原料气流量，m3/h； S1v—空速，h?。 (1)原料的体积流量 V0
立方型状态方程[8]RK用于气体混合物的V0 p?RTV?b?a1 T2V(V?b)其中
a?0.4274R28T2.5 cp c b?0.08664RTcp c方程中参数a和b常采用混合规则[8]。
nn am???yiyjaij i?1j?1n bm??yibi i?1交叉项
aij?(aiaj)0.5(1?kij) 其中kij?0 ?先求ai和bi
5-2） 5-3）
5-4） 5-5） 5-6）
5-7） （ （ （ （
（ （
由表4-9知各物质的Tc和pc代入式5-3和5-4计算结果如表5-1
表5-1 原料气ai的计算
组分
C2H4
O2
CO2 N2
ai/Pa.m6.K0.5mol?2 7.8653 bi/m3mol?1
1.7407 2.2072×105
6.4672 2.9711×105
1.5580 2.6787×105
4.0398×105
表5-2 原料气交叉项aij的计算
C2H4
O2
C2H4 O2 CO2 N2
7.8653 - - -
3.7001 1.7407 - -
7.1321 3.3552 6.4672 -
3.5006 1.6468 3.1742 1.558
CO2
N2
由计算结果可知
am?1.553 7 bm=2.7211×105 带入式6-2有 运用直接迭代法，查[8]可知RK方程的直接迭代方程为 Vn?1?
a(Vn?b)RT （5-8） ?b?12ppTVn(Vn?b) 1.5537(Vn?2.7211?10?5)8.315?483.15?5Vn?1??2.7211?10?1?106106?483.150.5Vn(Vn?2.7211?10?5)?37.0685?10?8(Vn?2.7211?10?5) ?4.0446?10?
Vn(Vn?2.7211?10?5)
以V0?RT8.315?483.15??4.0174?10?3m3.mol?1 6P10迭代的结果如表5-3
表5-3 迭代结果
V0V1V2
4.0174?10?3m3.mol?1 4.0272?10?3m3.mol?1 4.027284?10?3m3.mol?1 4.027284?10?3m3.mol?1
Zi
1.00 1.00
V3有V总?40141.28kmol/h?4.027284?10?3m3.mol?1?161660.33m3/h 所以， 由公式(6-1)得VR?161660.33?32.33m3
5000(2)氧化反应器床层截面积A(m2)及高度H(m)的计算 氧化反应器采用两套并联计算公式[9]如下所示 H? 床层高度为H?6?95%?5.7m 故A?VR32.33??2.84m2 H2?5.7VR （7-9） 2A2.3.2 确定氧化反应器的基本尺寸
对于列管式固定床反应器，首先应根据传热要求选定选择32×3.5mm的不锈钢管作为反应器的反应管规格[10]，再求出反应管根数n。
反应管内径：di=32-3.5*2=25mm=0.025m 反应管根数
n??4VR?d2i?H?A?4 （5-10）
?d2i
由公式(5-10)可得n?2.84??5788.54根
4?0.0252经圆整可得，反应管根数为5789根
2.3.3 床层压力降的计算 可查得如下计算公式[9]
?PH?G??d?1???[150(1??)?3?1.75G] g?gp?dp式中△P——床层压力降，kg/m2； H ——催化剂床层高度，m： G ——质量流速，kg/m2.s； ?g——气体密度，kg/m3； g——重力加速度，m/s2； ?——固定床空隙率；
dp——催化剂颗粒当量直径，m； ?——气体粘度，Pa·S或(kg/m·s)；
本次设计所选用的催化剂为d=5mm的球型，计算其直径为d?0.005m
H?5.7m ??0.8 G?m936690A?.01Kg/h1.7m2?3600?153.05Kg/(m2?s) ??4.26?10?5Pa?s ??7.17Kg/m3 由式5-11得
153.051?0.8150(1?0.8)?4.26?10?5?P?7.17?9.8?0.005?0.83(0.005?1.75?153.05)?5.7 ?260000kg/m2?2.6MPa
5-11）
（
2.3.4 传热面积的核算
(1)床层对壁面的给热系数的计算
对于氧化反应器，催化剂床层是被冷却的。此时催化剂床层与反应器内壁的给热系数?1，可用下式[10]进行计算：
?1?didp?u??g0.7dp??3.5(?)?exp?4(.6) ggdi式中?1—床内气体的给热系数，W/(m2?K)； di—反应管内径，m； dp—催化剂颗粒直径，m；
?g—通过床层的气体的导热系数，W/(m2?K)； ?m—气体的粘度，kg/m·s： u—气体的线速度，m/s；
?g—通过床层的气体的密度，kg/m3。 气体的线速度可由公式
A?V总3600u 得 u?161660.333600?1.7?26.415m/s
由公式5-12得 ?.03041?3.5?00.025?(0.005?26.415?7.170.70.0054.26?10?5)?exp(?4.6?0.025) ?1871.98W/(m2?k) (2)总传热系数的计算
5-12）
5-13） （ （