水壓式沼氣池課程設(shè)計(jì)模板

1、南昌航空大學(xué)固體廢物處理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱：水壓式沼氣池設(shè)計(jì)學(xué)院：環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：環(huán)境工程班級(jí)：100222姓名：劉亞麗目 錄1 概 論21.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容21.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容21.1.2 水壓式沼氣池設(shè)計(jì)任務(wù)21.1.3 課程設(shè)計(jì)原則31.1.4 工程設(shè)計(jì)范圍31.2 項(xiàng)目的背景及建設(shè)的必要性31.3 沼氣的基本知識(shí)31.4 水壓式沼氣池基本知識(shí)41.4.1 水壓式沼氣池的特點(diǎn)41.4.2 沼氣池采用中溫厭氧發(fā)酵42 厭氧發(fā)酵工藝流程說明43 沼氣池體部分的設(shè)計(jì)計(jì)算53.1 發(fā)酵原料53.1.1 沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量53.1.2 原料的碳氮比53.2 沼氣池體部分設(shè)計(jì)計(jì)算63

2、.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)63.2.2 發(fā)酵間的設(shè)計(jì)63.2.3 水壓間的設(shè)計(jì)104 配套設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算104.1 換熱器的計(jì)算104.2 吸收塔的計(jì)算12參考文獻(xiàn)141 概 論1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容1.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù)基礎(chǔ)資料，設(shè)計(jì)一個(gè)方案，對(duì)農(nóng)業(yè)固體廢物畜禽糞便和秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，溫度低的時(shí)候?qū)υ线M(jìn)行換熱，使進(jìn)口溫度滿足中溫厭氧發(fā)酵，出口氣體吸收其中的硫化氫，沼氣經(jīng)凈化之后達(dá)到惡臭污染物控制標(biāo)準(zhǔn)（GB14554-93）中二級(jí)新擴(kuò)改建標(biāo)準(zhǔn)。控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示：表1 惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值序號(hào)控制項(xiàng)目單位一級(jí)二級(jí)三級(jí)新擴(kuò)改建現(xiàn)有新擴(kuò)改建現(xiàn)有1氨mg/m31.01.52.04.05.02三甲胺

3、mg/m30.050.080.150.450.803硫化氫mg/m30.030.060.100.320.604甲硫醇mg/m30.0040.0070.0100.0200.0355甲硫醚mg/m30.030.070.150.551.106二甲二硫mg/m30.030.060.130.420.717二硫化碳mg/m32.03.05.08.0108苯乙烯mg/m33.05.07.014199臭氣濃度無量綱1020306070沼氣中的臭氣主要為H2S，而H2S的含量為0.034%，經(jīng)過吸收塔的吸收后就可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。1.1.2 水壓式沼氣池設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)計(jì)題目水壓式沼氣池設(shè)計(jì)（2）主要設(shè)計(jì)任務(wù) 水

4、壓式沼氣池尺寸設(shè)計(jì)：沼氣池主體容積、高度、直徑、水壓間容積、高度、直徑。 配套設(shè)施：換熱器的傳熱面積、管長、管徑、標(biāo)準(zhǔn)換熱器選型；吸收塔填料層高度、塔徑、總壓力等。換熱器和吸收塔采用間歇式操作，一次厭氧發(fā)酵時(shí)間為30天，比較冷的月份分兩個(gè)區(qū)間，從1月份到3月份，從10月份到1月份是比較冷的時(shí)間，所以需要用到換熱器；產(chǎn)生的氣體要經(jīng)過吸收才能達(dá)到惡臭污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，所以要用到吸收塔。（3）設(shè)計(jì)目的鞏固已學(xué)過的與環(huán)境工程有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，特別是厭氧發(fā)酵章節(jié)；領(lǐng)會(huì)國家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的方針、政策和法規(guī)，初步樹立正確的環(huán)境保護(hù)指導(dǎo)思想；綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，通過課程設(shè)計(jì)規(guī)定的任務(wù)，培養(yǎng)全面考慮和解決問題的能力；提

5、高計(jì)算、制圖等方面的基本技能；提高運(yùn)用文獻(xiàn)、技術(shù)資料和工具書的能力。（4）基礎(chǔ)資料地基允許承載力8t/m2，地下水位在地面下5-6m，水壓間有效容積是日產(chǎn)氣量的50%，裝置內(nèi)最大氣壓極限800kPa，裝置內(nèi)正常工作氣壓 784kPa，活載荷200kg/m21.1.3 課程設(shè)計(jì)原則（1）在總體技術(shù)路線上要符合我國生活垃圾處理的技術(shù)政策，水壓式沼氣池要符合無害化的總目標(biāo)。（2）配套換熱器和吸收塔，保證水壓式沼氣池的溫度比較恒定且能有效回收沼氣中的二氧化碳。（3）根據(jù)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)承受能力，盡可能為國家節(jié)省建設(shè)資金。1.1.4 工程設(shè)計(jì)范圍 工程設(shè)計(jì)范圍為工藝部分設(shè)計(jì)計(jì)算。1.2 項(xiàng)目的背景及建設(shè)的必

6、要性隨著生活水平的提高和集約式農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)村固體廢物中畜禽糞便和秸稈的產(chǎn)生量越來越大，不及時(shí)有效的處理將造成農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生的破壞。利用普通使用的水壓式沼氣池進(jìn)行處理，既可以有效利用資源，又可以產(chǎn)生新的清潔能源沼氣，還可以消除環(huán)境污染。水壓式沼氣池存在能耗低、占地面積不大、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在隨季節(jié)溫度變化工作不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)的過程中需要克服該問題。1.3 沼氣的基本知識(shí)（1）沼氣及其產(chǎn)生過程沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過微生物發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，所以人們叫它沼氣。沼氣含有多種氣體，主要成分

7、是甲烷（CH4）。沼氣細(xì)菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣的過程，叫沼氣發(fā)酵。根據(jù)沼氣發(fā)酵過程中各類細(xì)菌的作用，沼氣細(xì)菌可以分為兩大類。第一類細(xì)菌叫做分解菌，它的作用是將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單的有機(jī)物和二氧化碳（CO2）等 。它們當(dāng)中有專門分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專門分解蛋白質(zhì)的，叫蛋白分解菌；有專門分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二類細(xì)菌叫含甲烷細(xì)菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把簡單的有機(jī)物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。因此，有機(jī)物變成沼氣的過程，就好比工廠里生產(chǎn)一種產(chǎn)品的兩道工序：首先是分解細(xì)菌將糞便、秸稈、雜草等復(fù)雜的有機(jī)物加工成半成品結(jié)構(gòu)簡單的化合物；再就是在甲烷細(xì)菌的作用下，將簡單的化合物加工成產(chǎn)

8、品 即生成甲烷。 （2）沼氣的成分沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫（H2S）、氮及其他一些成分。沼氣的組成中，可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重?zé)N等氣體；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55%70%、二氧化碳含量為28%44%、硫化氫平均含量為0.034%。（3）沼氣的理化性質(zhì)沼氣是一種無色、有味、有毒、有臭的氣體，它的主要成分甲烷在常溫下是一種無色、無味 、無臭 、無毒的氣體。甲烷分子式是CH4，是一個(gè)碳原子與四個(gè)氫原子所結(jié)合的簡單碳?xì)浠衔?。甲烷?duì)空氣的重量比是0.54，比空氣約輕一半。甲烷溶解度很少，在20、0.1千帕?xí)r，10

9、0單位體積的水，只能溶解3個(gè)單位體積的甲烷。甲烷是簡單的有機(jī)化合物，是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰，最高溫度可達(dá)1400 左右。純甲烷每立方米發(fā)熱量為36.8千焦。沼氣每立方米的發(fā)熱量約23.4千焦，相當(dāng)于 0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃燒后放出的熱量。從熱效率分析，每立方米沼氣所能利用的熱量，相當(dāng)于燃燒3.03千克煤所能利用的熱量。1.4 水壓式沼氣池基本知識(shí)1.4.1 水壓式沼氣池的特點(diǎn) 水壓沼氣池是一種埋設(shè)在地下的立式圓筒形發(fā)酵池，池蓋和池底是具有一定曲率半徑的殼體，主要結(jié)構(gòu)包括加料管、出料管、水壓間、導(dǎo)氣管幾個(gè)部分。圓筒形結(jié)構(gòu)沼氣池的受力性能好，比相同容積的長方形池表面積小

10、20%左右，池內(nèi)無死角，容易密封，有利于甲烷菌的活動(dòng)，以發(fā)揮甲烷菌的產(chǎn)氣作用。 水壓式沼氣池的工作原理是：產(chǎn)氣時(shí)，沼氣壓料液使水壓箱內(nèi)液面壓高；用氣時(shí)，料液壓沼氣供氣。產(chǎn)氣、用氣循環(huán)工作，依靠水壓箱內(nèi)料液的自動(dòng)升降，使氣室的氣壓自動(dòng)調(diào)節(jié)。（1）水壓式沼氣池型有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：池體結(jié)構(gòu)受力性能良好，而且充分利用土壤的承載能力，所以省工省料，成本比較低。適于裝填多種發(fā)酵原料，特別是大量的作物秸稈，對(duì)農(nóng)村積肥十分有利。為便于經(jīng)常進(jìn)料，廁所、豬圈可以建在沼氣池上面，糞便隨時(shí)都能打掃進(jìn)池。沼氣池周圍都與土壤接觸，對(duì)池體保溫有一定的作用。 （2）水壓式沼氣池型也存在一些缺點(diǎn)，主要是：由于氣壓反復(fù)變化，而且一

11、般在416千帕（即40160厘米水柱）壓力之間變化。這對(duì)池體強(qiáng)度和燈具、灶具燃燒效率的穩(wěn)定與提高都有不利的影響。由于沒有攪拌裝置，池內(nèi)浮渣容易結(jié)殼，又難于破碎，所以發(fā)酵原料的利用率不高，池容產(chǎn)氣率（即每立方米池容積一晝夜的產(chǎn)氣量）偏低，一般產(chǎn)氣率每天僅為0.15米3/米3 左右。由于活動(dòng)蓋直徑不能加大，對(duì)發(fā)酵原料以秸稈為主的沼氣池來說，大出料工作比較困難。因此，出料的時(shí)候最好采用出料機(jī)械。1.4.2 沼氣池采用中溫厭氧發(fā)酵發(fā)酵溫度維持在3035，此發(fā)酵工藝有機(jī)物消化速度較快，產(chǎn)氣率高，與高溫發(fā)酵相比，所需熱量要少得多。從能量回收的角度，該工藝被認(rèn)為是一種較理想的發(fā)酵工藝類型。目前世界各國的大、

12、中型沼氣工程普遍采用此工藝。 有機(jī)物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段（如圖1所示）。各階段各有其獨(dú)特的微生物類群起作用。液化階段起作用的細(xì)菌稱為發(fā)酵細(xì)菌，包括纖維素分解菌、脂肪分解菌、蛋白質(zhì)水解菌。產(chǎn)酸階段起作用的細(xì)菌是醋酸分解菌。這兩個(gè)階段起作用的細(xì)菌稱為不產(chǎn)甲烷菌。產(chǎn)甲烷階段起作用的細(xì)菌是甲烷細(xì)菌。 圖1 厭氧發(fā)酵三階段2 厭氧發(fā)酵工藝流程說明所設(shè)沼氣池采用厭氧發(fā)酵工藝流程。工藝流程圖如圖2所示，采用中溫厭氧發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為30天，也就是說30天進(jìn)行一次大換料。一月到三月、十月到一月溫度比較低，這段時(shí)間對(duì)原料要進(jìn)行換熱處理。產(chǎn)生的沼氣要經(jīng)過吸收塔吸收才能用，才能達(dá)到排放要求。 圖

13、2 厭氧發(fā)酵工藝流程3 沼氣池體部分的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 發(fā)酵原料發(fā)酵原料：所設(shè)計(jì)的沼氣池所用的農(nóng)業(yè)固體廢物主要有豬糞和秸稈兩種，其年產(chǎn)量為3000噸，因?yàn)樵谀戏?，所以秸稈為稻草。厭氧發(fā)酵的適宜碳氮比為20：130：1，碳氮比達(dá)35：1時(shí)產(chǎn)氣量明顯下降，本沼氣池選用的碳氮比為25：1。為使發(fā)酵過程有一個(gè)較高的產(chǎn)氣量，可將貧氮原料與富氮原料適當(dāng)配合成為具有適宜碳氮比的混合原料?；旌显咸嫉仁街校篕混合原料的碳氮比 C、N分別為原料中碳、氮含量，% x原料的重量，kg采用一次性進(jìn)料，一次性出料的方式，豬糞和稻草的月產(chǎn)量為250噸，查羋振明固體廢棄物的處理與處置表97得稻草中C1為42%、N1為0.6

14、3%；豬糞中C2為7.8%、N2為0.6%。 設(shè)稻草有x kg，豬糞則為（250-x）kg 求出x=53.8噸 一次性投加的稻草為53.8噸，豬糞為196.2噸。水壓式沼氣池的容積比較小，對(duì)于每月250噸的原料無法全部容納，因此分十個(gè)沼氣池同時(shí)作業(yè)，每個(gè)池子一次性投加的稻草為5.38噸，豬糞為19.62噸。采用每30天投料一次，30天進(jìn)行一次大換料。3.2 沼氣池體部分設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)（1）氣壓：0.1Mpa（即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）為宜。（2）池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池容一晝夜的產(chǎn)氣量，單位為m3沼氣/（m3池容.d）。目前，我國農(nóng)村沼氣池一般為常溫發(fā)酵，在設(shè)計(jì)沼氣池時(shí)，

15、參照試驗(yàn)測定的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用產(chǎn)氣率標(biāo)準(zhǔn)為：在溫度變化幅度為1028，發(fā)酵料液中的干物質(zhì)含量為610時(shí)，每天每立方米發(fā)酵料液產(chǎn)氣量為0.10.3m3，夏季產(chǎn)氣旺盛，冬季較差。我國通常采用的池容產(chǎn)氣率包括0.15、0.2、0.25和0.3幾種，本設(shè)計(jì)取池容產(chǎn)氣率為0.2。（3）貯氣量：貯氣量系指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯氣量以12小時(shí)產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。（4）池容：池容系指發(fā)酵間的容積，農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容積有4、6、8、10m3等幾種，現(xiàn)采用的集中式沼氣池容積比較大，。（5）投料率：投料率系指最大限度投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比，

16、一般在8595%為宜。3.2.2 發(fā)酵間的設(shè)計(jì)（1）確定池容V 稻草和豬糞的年產(chǎn)量為3000噸，月產(chǎn)量為250噸。因?yàn)榱弦旱暮食^90%，取95%，所以沼氣池的容積V可以定為，每個(gè)沼氣池的容積為500m3。（2）確定貯氣量 貯氣量=池容產(chǎn)氣率×池容×0.5=0.2×5000×0.5=500 m3，這是每月產(chǎn)生的總沼氣量，每個(gè)沼氣池產(chǎn)生的沼氣通過管道連接在一起，進(jìn)入吸收塔進(jìn)行后續(xù)處理。（3）計(jì)算圓筒形發(fā)酵間容積：圓筒形發(fā)酵間由池蓋、池身、池底組成（如圖3所示），三個(gè)部分的容積計(jì)算公式如下： 圖3 沼氣池發(fā)酵間的組成 式中：V1、V2、V3分別為池蓋容積

17、、池底容積、池身容積 f1、f2分別為池蓋矢高、池底矢高 r1池蓋曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為； r2池底曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為； R池體內(nèi)徑 H池身高度 圓周率，取3.14綜合圓形沼氣池的內(nèi)力結(jié)構(gòu)計(jì)算，材料用量計(jì)算和施工、管理、使用技術(shù)等各種因素，一般認(rèn)為池蓋矢跨比，池底失跨比和池身高時(shí)沼氣池的尺寸比較合理。，代入上面各式得：V= V1+V2+V3=0.0827D3+0.0501D3+0.3142D3=0.447D3 D3=故 說明：沼氣池的總高為7.52m，因?yàn)榈叵滤辉诘孛嫦?-6m。假設(shè)在地面下6m，為了避免污染地下水，所以可設(shè)沼氣池的地下埋深為5m，在地面以上的部分為2.5

18、2m。確定進(jìn)出料管的安裝位置：水壓式沼氣池進(jìn)出料管的的水平位置，一般都確定在發(fā)酵間直徑的兩端。（4）進(jìn)出料管的垂直位置一般確定在發(fā)酵間的最低液面設(shè)計(jì)高度處。該位置的計(jì)算方法如下：計(jì)算死氣箱拱的矢高：即池蓋拱頂點(diǎn)到發(fā)酵間的最高液面OO位置的距離，如圖4所示。其中，死氣箱拱的矢高f死可按下式計(jì)算f死=h1+h2+h3式中：h1池蓋拱頂點(diǎn)到活動(dòng)蓋下邊緣平面的距離（計(jì)算過程略去），對(duì)260cm直徑的活動(dòng)蓋，該值在4060cm之間，取50cm h2導(dǎo)氣管下露出長度，一般取1220cm，取15cm h3導(dǎo)氣管下口到OO液面距離，一般取80120cm，取100cmf死=50+15+100=165cm=1.6

19、5m 圖4 死氣箱的矢高1、活動(dòng)蓋 2、導(dǎo)氣管 3、蓄水圈 4、死氣箱 5、固定拱蓋計(jì)算死氣箱的容積V死式中：V死、f死、r1分別為死氣箱容積、死氣箱的矢高、池高曲率半徑 求投料率：根據(jù)死氣箱容積，可計(jì)算出沼氣池投料率，投料率=式中：V、V死分別為沼氣池容積和死氣箱容積，m3 投料率=計(jì)算最大貯氣量V貯V貯=池容×池容產(chǎn)氣率×0.5=500×0.2×0.5=50m3計(jì)算氣箱總?cè)莘eV氣 V氣=V 死+V貯 式中：V氣、V死、V貯分別為沼氣池氣箱總?cè)莘e、死氣箱總?cè)莘e和有效氣箱容積（最大貯氣量） V氣= 59.6+50=109.6m3計(jì)算池蓋容積V1 式中：V

20、1、f1、R分別為池蓋容積、池蓋矢高和池體內(nèi)徑 因此AA液面位置在池身內(nèi)計(jì)算發(fā)酵間最低液面位AA對(duì)于一般的沼氣池來說，V氣均大于V1，也就是說AA液面位置在圓筒形池身范圍內(nèi)，此時(shí)，要確定進(jìn)出料管的安裝位置，應(yīng)按下式先算出氣箱在圓筒形池身部分的容積V筒V筒=V氣-V1由于V筒=R2h筒，因此式中：h筒圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度 R圓筒形池身半徑AA液面位在池蓋與池身交接平面以下h筒的位置上，這個(gè)位置就是進(jìn)出料管的安裝位置。 V筒=109.6 -92.5=17.1 m3 3.2.3 水壓間的設(shè)計(jì) 水壓間的設(shè)計(jì)包括確定以下三個(gè)尺寸：（1）水壓間的底面標(biāo)高，此標(biāo)高應(yīng)確定在發(fā)酵間開始工作狀態(tài)時(shí)的液面位置

21、OO水平。（2）水壓間的高度H：此高度應(yīng)等于發(fā)酵間最大液位下降值H1與水壓間液面最大上升值H2之和，即H=H1+H2（3）水壓間容積：此容積等于池內(nèi)最大貯氣量。水壓間的計(jì)算如下：設(shè)計(jì)參數(shù) 最大投料量Vmax=90%500=450m3 儲(chǔ)氣系數(shù)KG=0.5 產(chǎn)氣率K= 0.2m3/（m3·d） 總?cè)莘eV=500 m3 直徑D=10.38（m） 池蓋曲率半徑r1=7.526（m） 矢高f1=2.076（m）設(shè)計(jì)計(jì)算a.集氣間體積V0 （m3），儲(chǔ)氣量VG（m3）V0=V-Vmax=500-450=50（m3）VG= Vmax×K×KG=4500.20.5=45（m3）

22、b.根據(jù)VW=VG，就可求出水壓間的直徑DW。 假設(shè)hw=2m則 4 配套設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 換熱器的計(jì)算因?yàn)榱弦汉食^90%，可以把料液當(dāng)水看待。料液從5升至35，熱水從75降至45，逆流流動(dòng)。每月的原料液一次性進(jìn)入換熱器，加熱后再進(jìn)入沼氣池進(jìn)行中溫發(fā)酵，每個(gè)沼氣池配一臺(tái)換熱器，則原料液流量為500m3/月，換熱時(shí)間為5h，則原料液的流量為105 kg/h。（1）計(jì)算熱負(fù)荷（不計(jì)熱損失）及熱水用量 （2）平均溫度差t1=75-35=40；t2=45-5=40因?yàn)?1<2，所以逆流t逆=40，因?yàn)樵弦汉蜔崴髁勘容^大，單管程的換熱器無法完成換熱任務(wù)，所以選擇單殼程雙管程的換熱器。

23、 R=1.0，P=0.43，溫度校正系數(shù)=0.88，因?yàn)?.8可行，tm=×t逆=0.88×40=35.2（3）估算傳熱面積A估 選總傳熱系數(shù)K估=1200W/（m2.K），（4）試選型號(hào)因?yàn)樵弦褐泻袘腋∥镔|(zhì)，長期在換熱器中流動(dòng)，會(huì)有部分沉積，造成換熱管堵塞，增大污垢熱阻，必須經(jīng)常清洗換熱器。殼程中有旋流擋板，易造成懸浮顆粒沉降，而管程則易于清洗，所以熱水走殼程，料液走管程。管內(nèi)料液的流速選取u1=2m/s 選取傳熱管25mm×2.5mm，其內(nèi)徑d1=0.02m，外徑d2=0.025m 估算單程管子根數(shù)為 ，取45根 根據(jù)傳熱面積A估估算管子長度 L´

24、;= 若用4管程，則每管程的管長選用L=6000mm 由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)初選浮頭式換熱器型號(hào)為BES600-2.5-90-6/25-4I 管總數(shù)N=188根，每管程的管數(shù)n=47根，管中心距t=32mm，正方形錯(cuò)列。殼體內(nèi)徑D=600mm，折流擋板間距h=200mm，故折流板擋板數(shù)NB=-1=-1=29塊。傳熱面積A選=86.9m2（5）校核總傳熱系數(shù)管程對(duì)流傳熱系數(shù)1管內(nèi)料液流速u1=Re1=Pr1=1=0.023RP=0.023××（37581.6）×70.4=6832.26W/m2.K殼程對(duì)流傳熱系數(shù)2殼程流通截面積S=hd（1-）= 0.2×0.6

25、×（1-）=0.0263m2熱水的流速u2=正方形排列的當(dāng)量直徑de=（）=163，Pr2=熱水被冷卻，?。ǎ?0.952=163（）-0.14=163××（2.98）×0.95=2626.9 W/m2.K總傳熱系數(shù)取污垢熱阻Rd1= Rd2=0.0002m2.K/W，碳鋼的熱導(dǎo)率=45W/（m.K）=+Rd1+Rd2×+ =+0.0002+0.0002×+ =0.000859K=1164.1 W/m2.K傳熱面積A=84.9m2 與原估計(jì)值基本相符=1.02，即傳熱面積有2%的裕量，符合要求4.2 吸收塔的計(jì)算（1）傳質(zhì)推動(dòng)力的計(jì)算

26、 在溫度t=35，總壓0.2Mpa下，含有H2S 0.034%（摩爾分?jǐn)?shù)）的沼氣與清水接觸，吸收其中的H2S。相同條件下，氣體密度之比等于氣體相對(duì)分子質(zhì)量之比。空氣平均分子量是29，硫化氫是34，所以硫化氫密度比空氣的大。35時(shí)空氣的密度是1.15kg/m3，則H2S的密度是1.34 kg/m3，吸收后H2S的必須小于0.06mg/m3，即4.48×10-8，吸收率要達(dá)到99.99%以上。一般硫化氫的濃度超過0.02%時(shí)可引起人頭痛、乏力、失明、胃腸道病等癥狀。超過0.1%時(shí)，可很快致人死亡。從實(shí)際情況考慮，只要H2S的摩爾分?jǐn)?shù)低于0.02%即可，所以本設(shè)計(jì)要求吸收率達(dá)到98%，即出口混合氣體中H2S的摩爾分?jǐn)?shù)是0.00068%。從化工原理表5-1查得H2S水溶液的亨利系數(shù)E=68.6Mpa，總壓P=0.2Mpa，相平衡常數(shù)m= （2）吸收劑（水溶液）用量的計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù) 由