焦化厂煤气终冷塔设计计算书

焦化厂煤气终冷塔设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、煤气参数计算,,,,,,,,,

1,煤气流量,Q_gas,设计值,150000,Nm³/h,150000.00,标准状态下煤气流量,工艺设计,130万吨焦化厂

2,煤气入口温度,T_in,设计值,40.0,℃,40.00,入口煤气温度,工艺参数,脱硫后温度

3,煤气出口温度,T_out,设计值,28.0,℃,28.00,出口煤气温度,工艺要求,≤28℃

4,煤气压力,P_gas,设计值,-500,Pa,-500.00,入口煤气压力,系统设计,负压运行

5,煤气密度,ρ_gas,查表值,0.56,kg/m³,0.56,煤气密度,物性参数,20℃标准状态

6,煤气粘度,μ_gas,查表值,1.8e-5,Pa·s,0.00,煤气动力粘度,物性参数,20℃

7,煤气比热,c_p,查表值,1.3,kJ/(kg·K),1.30,煤气定压比热,物性参数,常压下

8,煤气流量,Q_gas_s,计算值,Q_gas/3600,m³/s,41.67,煤气流量,单位换算,立方米/秒

9,煤气质量流量,m_gas,计算值,Q_gas×ρ_gas,kg/h,84000.00,煤气质量流量,质量计算,体积×密度

10,煤气温度降,ΔT_gas,计算值,T_in-T_out,℃,12.00,煤气温度降,温度计算,入口-出口

11,热负荷,Q_load,计算值,m_gas×c_p×ΔT_gas/3600,kW,1310400.00,系统热负荷,热量计算,质量×比热×温差

12,冷却效率,η_cool,计算值,ΔT_gas/T_in×100,%,30.00,冷却效率,效率计算,温度降/入口温度

13,雷诺数,Re,计算值,ρ×v×d/μ,,0,煤气雷诺数,流体力学,待计算

14,普朗特数,Pr,计算值,μ×c_p/λ,,0.70,煤气普朗特数,传热学,经验值0.7

二、冷却水量计算,,,,,,,,,

15,冷却水入口温度,T_water_in,设计值,18.0,℃,18.00,冷却水入口温度,水源参数,地下水温度

16,冷却水出口温度,T_water_out,设计值,28.0,℃,28.00,冷却水出口温度,工艺设计,温升10℃

17,水比热,c_water,查表值,4.18,kJ/(kg·K),4.18,水的定压比热,物性参数,常压下

18,水密度,ρ_water,查表值,998.0,kg/m³,998.00,水的密度,物性参数,20℃

19,水粘度,μ_water,查表值,1.0e-3,Pa·s,0.00,水的动力粘度,物性参数,20℃

20,冷却水温升,ΔT_water,计算值,T_water_out-T_water_in,℃,10.00,冷却水温升,温度计算,出口-入口

21,冷却水质量流量,m_water,计算值,Q_load/(c_water×ΔT_water)×3600,kg/h,112857416.27,冷却水质量流量,质量计算,热负荷/比热/温升

22,冷却水体积流量,Q_water,计算值,m_water/ρ_water,m³/h,113083.58,冷却水体积流量,体积计算,质量/密度

23,液气比,L/G,计算值,Q_water/Q_gas×1000,L/m³,753.89,液气比,工艺参数,水量/气量

24,冷却水量判断,J_water,判断值,"IF(Q_water≤1800,""满足"",""不满足"")",,不满足,冷却水量是否满足,水量校核,≤1800m³/h

三、塔体尺寸计算,,,,,,,,,

25,空塔流速,u,设计值,1.2,m/s,1.20,塔内煤气流速,流体力学,推荐值1.2m/s

26,塔体直径,D,设计值,6.0,m,6.00,终冷塔内径,结构设计,标准系列

27,塔体高度,H_total,设计值,24.0,m,24.00,终冷塔总高度,结构设计,含基础

28,填料层高度,H_packing,设计值,15.0,m,15.00,填料层总高度,传质设计,分段布置

29,喷淋层数,n_spray,设计值,6,层,6.00,喷淋系统层数,喷淋设计,双向螺旋喷嘴

30,喷淋层间距,S_spray,设计值,2.0,m,2.00,喷淋层间距,结构设计,均匀分布

31,塔体横截面积,A_tower,计算值,π×(D/2)²,m²,28.27,塔体横截面积,几何计算,圆形面积

32,实际煤气流速,u_actual,计算值,Q_gas_s/A_tower,m/s,1.47,实际煤气流速,流速计算,流量/面积

33,气体停留时间,t_residence,计算值,H_packing/u_actual,s,10.18,气体停留时间,停留时间,高度/流速

34,高径比,H/D,计算值,H_total/D,,4.00,塔体高径比,结构设计,3-5范围内

35,塔体容积,V_tower,计算值,A_tower×H_total,m³,678.58,塔体总容积,容积计算,面积×高度

36,填料段容积,V_packing,计算值,A_tower×H_packing,m³,424.12,填料段容积,容积计算,面积×高度

37,流速偏差,Δu,计算值,|u_actual-u|/u×100,%,22.80,流速偏差,偏差计算,控制≤5%

38,流速判断,J_velocity,判断值,"IF(Δu≤5,""满足"",""不满足"")",,不满足,流速是否满足,流速校核,偏差≤5%

四、填料层设计计算,,,,,,,,,

39,填料类型,Type,设计值,木格填料,,木格填料,填料类型,传质设计,高效填料

40,填料尺寸,d_packing,设计值,50,mm,50.00,填料尺寸,结构设计,标准系列

41,比表面积,a,查表值,110,m²/m³,110.00,填料比表面积,填料性能,厂家提供

42,空隙率,ε,查表值,0.95,,0.95,填料空隙率,填料性能,体积空隙率

43,传质系数,K_ya,查表值,0.025,kmol/(m³·h),0.03,体积传质系数,传质性能,经验值

44,传质单元数,NOG,计算值,4.2,,4.20,传质单元数,传质计算,理论计算

45,传质单元高度,HOG,计算值,3.6,m,3.60,传质单元高度,传质计算,经验公式

46,安全系数,SF,设计值,1.1,,1.10,安全系数,安全设计,考虑老化

47,实际填料层高度,H_actual,计算值,HOG×NOG×SF,m,16.63,实际填料层高度,高度计算,安全系数修正

48,填料段数,n_segments,计算值,ceil(H_actual/3),段,6.00,填料段数,结构设计,每段≤3m

49,每米压力损失,ΔP/m,查表值,120,Pa/m,120.00,每米填料压力损失,流体力学,厂家提供

50,总压力损失,ΔP_total,计算值,H_actual×ΔP/m,Pa,1995.84,填料层总压力损失,压力计算,高度×单位损失

51,压力损失判断,J_pressure,判断值,"IF(ΔP_total≤800,""满足"",""不满足"")",,不满足,压力损失是否满足,阻力校核,≤800Pa

五、喷淋系统设计计算,,,,,,,,,

52,喷嘴类型,Type,设计值,双向螺旋喷嘴,,双向螺旋喷嘴,喷嘴类型,喷淋设计,高效雾化

53,单喷嘴流量,Q_nozzle,设计值,25,m³/h,25.00,单喷嘴流量,喷嘴设计,标准系列

54,喷嘴工作压力,P_nozzle,设计值,0.15,MPa,0.15,喷嘴工作压力,压力设计,0.15~0.25MPa

55,喷嘴密度,D_nozzle,设计值,12,个/m²,12.00,喷嘴密度,喷淋设计,均匀覆盖

56,雾化粒径,d_droplet,设计值,80,μm,80.00,雾化粒径,雾化性能,50~100μm

57,喷淋覆盖率,Coverage,设计值,250,%,250.00,喷淋覆盖率,覆盖设计,≥200%

58,每层喷嘴数量,n_nozzle_per,计算值,ceil(A_tower×D_nozzle),个,340.00,每层喷嘴数量,数量计算,向上取整

59,总喷嘴数量,n_nozzle_total,计算值,n_nozzle_per×n_spray,个,2040.00,总喷嘴数量,数量计算,层数×每层数量

60,所需泵流量,Q_pump,计算值,n_nozzle_total×Q_nozzle,m³/h,51000.00,所需泵流量,流量计算,喷嘴总流量

61,喷嘴直径,d_nozzle,计算值,√(4×Q_nozzle/(π×v))×1000,mm,1994.71,喷嘴出口直径,直径计算,v为出口流速

62,覆盖率判断,J_coverage,判断值,"IF(Coverage≥200,""满足"",""不满足"")",,满足,覆盖率是否满足,覆盖校核,≥200%

六、传热计算,,,,,,,,,

63,总传热系数,K,查表值,120,W/(m²·K),120.00,总传热系数,传热性能,经验值

64,对数平均温差,LMTD,计算值,(ΔT1-ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2),K,10.97,对数平均温差,传热计算,逆流

65,传热面积,A_heat,计算值,Q_load×1000/(K×LMTD),m²,995475.70,传热面积,面积计算,热负荷/系数/温差

66,传热系数判断,J_heat,判断值,"IF(K≥100,""满足"",""不满足"")",,满足,传热系数是否满足,传热校核,≥100W/(m²·K)

七、钢结构强度计算,,,,,,,,,

67,钢材密度,ρ_steel,查表值,7850,kg/m³,7850.00,碳素结构钢密度,材料性能,GB/T700-2006

68,屈服强度,σ_s,查表值,235,MPa,235.00,Q235钢屈服强度,材料性能,常温屈服强度

69,许用应力,σ_allow,选用值,170,MPa,170.00,钢结构许用应力,强度设计,安全系数1.38

70,设计风速,v_wind,设计值,25,m/s,25.00,设计风速,荷载设计,50年一遇

71,地震烈度,Seismic,设计值,8,度,8.00,设计地震烈度,抗震设计,8度设防

72,塔体重量,W_tower,设计值,35,t,35.00,塔体钢结构重量,重量计算,不含填料

73,填料重量,W_packing,设计值,12,t,12.00,填料层重量,重量计算,干重

74,水重量,W_water,设计值,18,t,18.00,水重量,重量计算,运行状态

75,总重量,W_total,计算值,W_tower+W_packing+W_water,t,65.00,设备总重量,重量计算,自重+载荷

76,风力,F_wind,计算值,0.613×v_wind²×H×D,N,55170.00,水平风力,风荷载,体型系数1.2

77,地震力,F_seismic,计算值,W_total×g×0.2,N,127.53,水平地震力,地震荷载,加速度0.2g

78,最大弯矩,M_max,计算值,"max(F_wind,F_seismic)×H/2",N·m,662040.00,基础弯矩,弯矩计算,最大水平力×力臂

79,所需截面模量,W_req,计算值,M_max/σ_allow,m³,0.00,所需截面模量,强度计算,弯矩/许用应力

80,强度判断,J_strength,判断值,"IF(M_max≤W_actual×σ_allow,""满足"",""不满足"")",,满足,强度是否满足,强度校核,≤许用应力

八、系统压力损失计算,,,,,,,,,

81,入口压力损失,ΔP_inlet,设计值,100,Pa,100.00,入口压力损失,流体力学,局部阻力

82,出口压力损失,ΔP_outlet,设计值,80,Pa,80.00,出口压力损失,流体力学,局部阻力

83,填料层压力损失,ΔP_packing,设计值,600,Pa,600.00,填料层压力损失,流体力学,主要阻力

84,喷淋层压力损失,ΔP_spray,设计值,150,Pa,150.00,喷淋层压力损失,流体力学,6层总和

85,除雾器压力损失,ΔP_demister,设计值,120,Pa,120.00,除雾器压力损失,流体力学,两级除雾

86,烟道压力损失,ΔP_duct,设计值,200,Pa,200.00,烟道压力损失,流体力学,总烟道损失

87,系统总压力损失,ΔP_system,计算值,Σ各部分损失,Pa,1250.00,系统总压力损失,压力计算,所有损失总和

88,压力损失判断,J_system,判断值,"IF(ΔP_system≤800,""满足"",""不满足"")",,不满足,系统压力损失是否满足,阻力校核,≤800Pa

九、综合判断,,,,,,,,,

89,冷却水量要求,J_water,判断值,,,不满足,冷却水量是否符合要求,水量设计,≤1800m³/h

90,流速要求,J_velocity,判断值,,,不满足,流速是否符合要求,流体设计,偏差≤5%

91,填料压力损失要求,J_pressure,判断值,,,不满足,填料压力损失是否符合要求,阻力设计,≤800Pa

92,覆盖率要求,J_cove