某分子筛吸附脱水工艺设计-加热器设计计算
重庆科技学院
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重庆科技学院本科课程设计
摘要
分子筛是一种人工合成的无机吸附剂，同时也是一种高效、高选择性的固体吸附剂。它能按照物质的分子大小进行选择吸附，在低水汽分压、高温、高气体线速度等苛刻的条件下仍能保持较高的湿容量。因此，它特别适用于气体及液体的深度脱水。在分子筛吸附脱水工艺里主要由吸附操作和再生操作组成。而本文主要设计计算了再生操作里的加热器，且加热器选的是水套炉来进行设计。
水套炉是火筒式间接加热炉里的一种，是指加热介质在壳体内的盘管中流动，由中间载热介质加热盘管中的介质，而中间载热介质由火筒直接加热的火筒式加热炉。中间载热介质为水时，简称水套炉。
在水套炉的工艺计算里，我们首先根据水套炉的技术参数确定出水套炉所需的热负荷、燃料用量，在对其火管、盘管、烟囱等进行了设计计算。
关键字：分子筛吸附脱水工艺加热器水套炉
目录
1 绪论 (4)
2 加热炉设计依据 (5)
2.1依据原则： (5)
2.2遵循的主要标准、规范： (5)
3 加热炉的选用 (6)
3.1选用原则 (6)
3.2炉型的选择依据 (6)
3.3炉型的确定 (6)
4 水套加热炉的工作原理 (7)
5 水套加热炉基本结构形式 (8)
6 水套管的技术参数 (10)
6.1 火筒受热面热流密度 (10)
6.2 烟管受热面热流密度 (10)
6.3 盘管的传热面积 (10)
6.4 热效率 (11)
6.5热负荷 (11)
6.6排烟温度 (11)
7 水套加热炉的设计计算 (12)
7.1基本参数值 (12)
7.2计算热负荷 (12)
7.2.1再生气用量计算 (12)
7.2.2 再生加热气加热炉热负荷计算 (13)
7.3 火管（辐射段）的设计 (14)
7.3.1辐射段的热负荷QR (14)
7.3.2火筒烟管直径的确定 (14)
7.3.3 火管所需加热面积 (14)
7.4盘管的设计 (15)
7.4.1对数平均温差的计算 (15)
7.4.2盘管的传热面积 (15)
7.4.3 盘管的设计要求 (15)
7.5烟囱设计 (15)
7.5.1 烟囱直径计算 (16)
8 提高加热炉热效率的途径 (17)
8.1影响加热炉效率的因素 (17)
8.2提高加热炉热效率的措施 (17)
8.2.1在设计方面 (17)
8.2.2 运行方面 (18)
9 水套加热炉腐蚀的防护 (19)
10 水套炉结构的优化 (20)
11 结论 (22)
参考文献 (23)
1 绪论
加热炉是将燃料燃烧产生的热量传给被加热介质而使其温度升高的一种加热设备，它广泛应用于油气集输系统，将原油、天然气及油井采出液加热至工艺所要求的温度，以便进行油气分离、脱水、初加工和输送等。
火筒式间接加热炉是指加热介质在壳体内的盘管中流动，由中间载热介质加热盘管中的介质，而中间载热介质由火筒直接加热的火筒式加热炉。中间载热介质为水时，简称水套炉。国内各油田在用的水套炉约20000多台，是油气生产和运输中的主要耗能设备。通过优化加热炉的结构，应用先进的燃烧技术和传热技术等，国内已研制出结构合理、技术先进和性能优越的多种形式的油田加热炉，部分加热炉的设计热效率能到达85%～90%，但是实际运行热效率一般为80%左右，而且设备的金属耗量仍然很高，平均为14/t MW以上。目前国内油、气生产和输送中使用的加热炉，整体技术装备水平相对不高，与国际先进水平相比还存在很大的差距，主要表现在：
（1）国内油田加热炉的单台热负荷较小，热负荷为1250KW以下的小型加热炉约占加热炉总数的90%。
（2）国内油田加热炉的平均运行热效率约为70%，加热炉效率很低；而国外有关加热炉的运行热效率在85%左右。
（3）国内油田加热炉的燃烧过剩空气系数较高，一般在1.3以上，有的甚至高达2.0以上；而国外有关加热炉的燃烧过剩空气系数可控制在1.1以下。
（4）国内油田加热炉的钢耗量相对较高，火筒式间接加热炉的单位钢耗量一般达14/t MW左右，而国外有关加热炉单位钢耗量的领先水平小于7/t MW，国内水套炉的单位钢耗量与国外领先水平相比，存在较大差距。
（5）国内大部分油田加热炉按标准配备了安全保护装置，但加热炉的运行操作，特别是负荷调节和燃烧调节主要为手工操作。国外有关加热炉的安全保护和运行控制均实现了自动化，可实现加热炉运行无人值守。
2 加热炉设计依据
2.1依据原则：
（1）贯彻国家建设基本方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。
（2）贯彻“安全、可靠”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证中央处理厂安全、稳定地运行。
（3）根据高效节能、安全生产的原则，采用先进实用的技术和自控手段，实行现代化的管理模式，实现工艺、技术成熟可靠、节省投资、方便生产。
（4）充分考虑环境保护，节约能源。
2.2遵循的主要标准、规范：
SY/T 0076-2003《天然气脱水设计规范》
SY/T 0524-2008《导热油加热炉系统规范》
GB 50251-2003《输气管道工程设计规范》
GB 50350-2005《油气集输设计规范》
GB 8770-1988《分子筛动态水吸附测定方法》
3 加热炉的选用
3.1选用原则
①所选用的加热炉热负荷能满足工艺要求，能将一定量的被加热介质加热至工艺要求的温度。
②加热炉高效节能.
③安全可靠，使用寿命长，造价低。
④便于操作和维修。
⑤尽量选用系列定型的炉型。
3.2炉型的选择依据
①下列条件下宜选用管式加热炉：
（1）热负荷大于1600KW时。
（2）介质出口温度要求大于100℃。
（3）介质物性较好（如粘度小，不含砂、盐等）。
（4）介质流量，压力波动较小。
（5）大口径输油管道加热炉。
②下列条件下宜选用水套炉：
（1）热负荷小于800KW。
（2）被加热介质为气体。
（3）被加热介质操作压力大于6.4Mpa。
（4）被加热介质流量、压力波动较大。
（5）一般井口、计量站、接转战宜采用水套炉加热。
（6）不适合用管式加热炉、火筒炉的场所。
③火筒炉适用于操作压力低于0.6Mpa，被加热介质物性较好或采用（合一）设备的场所
3.3炉型的确定
根据基础数据和初步计算得知，本次天然气分子筛脱水工艺设计中的加热炉热负荷为388.7KW，小于800KW，被加热介质为干气，且介质出口温度大于100℃不能选用管式加热炉，各方面均符合水套炉选用原则，故本次设计选用水套炉。
4 水套加热炉的工作原理
火筒式水套加热炉的水套是一个密闭的圆筒状钢筒。正常运行时，水套内的水占水套容器的1/2—2/3，在水套内的下部平卧着U型火管，油盘管浸入水中，水套的侧壁上下设有水循环的进出口，水套底部还有排污口。火管一端安装燃烧器，另一端和烟囱相连。燃料在火筒中燃烧后，产生的能量以辐射、对流等传热形式将热量传给水套中的水，使水的温度升高。并部分汽化，水及其蒸汽再将热量传递给油盘管中的原油，使油获得热量，温度升高，加热后的原油从水套的侧上部出口流出，输送至处理站，冷油（或介质）从水套下部的进口进入水套内被重新加热，这样如此循环往复实现加温的目的。现将水套炉的工作原理示意图介绍如下：
图4.1 工作原理示意图
5 水套加热炉基本结构形式
水套加热炉属于火筒式间接加热炉类型，简称水套炉。水套炉的基本结构是卧式内燃两回程的火筒烟管结构形式，火筒布置在壳体的下部空间，烟管布置在火筒的另一侧，火筒与烟管形成U形结构；加热盘管布置在壳体的上部空间；燃烧器和烟囱一般布置在水套炉的前部。火筒式水套加热炉主要由壳体、加热盘管、火筒、烟囱、燃烧器及其他附件（如安全阀、压力表、液位计、防爆门等）组成。现将水套炉的结构示意图和主要组成部分介绍如下：
图5.1 水套炉的结构示意图
1—燃料总阀；2 —二级合风；3—一级合风；4—燃料器；5—耐火燃料道；
6—鞍式支座；7—火管；8—火管烟管；9—加热盘管；10—壳体；11—排污阀；12—人孔；13—出液阀；14—连通阀；15—进液阀；16—温度计；
17—压力表；18—加水阀；19—放空阀；20—温度变送器；21—安全阀；
22—烟道挡板；23—烟囱；24—烟箱；25—防爆门；26—燃料阀
（1）火管（辐射段）：是燃料燃烧的地方，是U形结构的第一回程，由于火管中的火焰主要以辐射方式把热量传递给筒壁，所以把水套加热炉的火管也称为水套加热炉的辐射段。
（2）烟管（对流段）：燃烧在火筒内燃烧后的烟气，经过连接段进入烟管（U 形结构的第二回程），由于烟管中的烟气主要以对流方式把热量传递给烟管壁，
所以U形结构的第二回程也称为对流段。辐射段与对流段连接处的炉膛温度一般为500-600℃。
（3）壳体（水套）：是由钢材制成的加热炉外壳，壳内装有火筒、加热盘管和加热媒介物（水）。
（4）加热盘管：一般置于加热炉壳体内上部分，盘管内流动被加热介质，加热炉火筒及对流烟管把热量传递给水，水再把热量传递给盘管内的被加热介质。
（5）烟囱：是其通风和排烟作用。烟囱一般用钢制成，烟囱内有一定高度的耐火砖衬里以防止烧坏烟囱。烟囱的高度根据炉子的热负荷而确定。
6 水套管的技术参数6.1 火筒受热面热流密度
m
A———盘管的传热面积，2m
式中：
c
P———额定热功率，kW；
n
k———盘管总传热系数，2
/()
W m?℃；
t?———盘管的传热温差，℃。
m
6.4 热效率
热效率是判断加热炉经济效益的一项重要指标，是设备有效利用的热量占供给设备全部热量的百分比，其计算公式为：
1e o n n o o o Q Q Q Q Q Q Q η-=
==- （6.4） 式中： η———加热炉热效率，%；
e Q ———每小时加热炉有效利用热量，kw;
o Q ———每小时供给加热炉的热量，kw;
n Q ———每小时加热炉损失的热量,kw.
6.5热负荷
加热炉的热负荷是所有被加热的介质（原油、水、天然气）通过加热炉吸收的热量之和。
oi g w P P P P =++ (6.5)
式中： P ———加热炉的热负荷，kw;
oi P ———加热原油的热负荷，kw;
g P ———加热天然气的热负荷，kw;
w P ———加热水的热负荷，kw.
6.6排烟温度
排烟温度是指烟气离开加热炉最后一组对流管进入烟囱时的温度。降低排烟温度可以减少加热炉热损失，提高热效率，从而节约燃料，降低运行成本。但排烟温度又不宜选择太低，否则会使受热面金属耗量增大，甚至产生烟气低温腐蚀，影响加热炉使用寿命。
7 水套加热炉的设计计算
7.1基本参数值
再生气进吸附塔温度：260℃
再生气出吸附器温度：200℃
热再生气进出口平均温度2t ：0.5（260+200）=230℃
进料温度1t ：26℃
床层吸附终了温度：45℃
分子筛有效吸附容量：8%
天然气处理量：12万方/天
进料压力：5Mpa
吸附器筒体及附件等钢材的质量2m ：13200kg
铺垫瓷球的质量4m ：1678kg
分子筛的定压比热1p c ：0.96
吸附器筒体及附件等钢材的定压比热2p c ：0.5
铺垫瓷球的定压比热4p c ：0.88
要求脱水到1ppm 以下。
7.2计算热负荷
7.2.1再生气用量计算
再生加热所需的热量为Q , 则：
1234Q Q Q Q Q =+++ （7.1）
式中：1Q ———加热分子筛的热量，kJ;
2Q ———加热吸附器本身（钢材）的热量,kJ:
3Q ———脱附吸附水的热量，kJ;
4Q ———加热铺垫的瓷球的热量，kJ.
设吸附后床层温度是1t ，热再生气进出口平均温度为2t ， 4186.8kJ/kg 是
水的脱附热则：
Q 1=m1c p1t2?t1=
8h×15×104×962g1000m3
0.08×24×100
×0.96×230?26＝117748.8KJ
Q2=m2c p2t2?t1=13200×0.5×230?26=1254000kJ
Q3=m3×4186.8=15×104×8×962g1000m3
1000×24
＝201385.08KJ
Q4=m4c p4t2?t1=1678×0.88×230?26=301234.56KJ;
;
式中:
1
m———分子筛的质量,m;
2
m———吸附器筒体及附件等钢材的质量,m;
3
m———吸附水的质量,m;
4
m———铺垫瓷球的质量,m;
1p
c———分子筛的定压比热
2
p
c———吸附器筒体及附件等钢材的定压比热
4
p
c———铺垫瓷球的定压比热
则Q=1874368.44KJ；
出Q后，加10%的热损失，则是Q×1.1=2061805.284KJ；再生加热周期取4小时，每小时加热量是2061805.284/4=515451.321kJ/h;
又因为再生气在230℃时的平均比热3.14 kJ/(kg*℃),再生温降是：
?t=260?1
2
200+26=147℃
每千克再生气给出热量：q H=C p?t=3.14×147=461.58KJ；
需再生气量G=515451.32/461.58=1116.71Kg/h=1.12t/h;
再生加热气加热炉热负荷计算
进加热炉的干气温度为26℃，出加热炉气体温度比进吸附器温度再高15℃，即275℃。
故加热炉热负荷''Q为：
设'2t 是再生加热结束时气体出口温度，3t 为再生气进吸附器时的温度.再生气降温为3211()2
t t t t ?=--；总共需再生气量（kg ）: 1.1H G Q q =? 加热再生气的加热炉热负荷：一般取再生气出加热炉的温度比3t 高10~20℃，加热炉热负荷Q ``：
Q ``=GC pm t 3+15 ?t a =1.16×3.14× 275?26 =907KW
式中： ''G ———再生加热气量，t/h
pm c ———平均比热，KJ/(Kg ·℃)
a t ———再生气进加热炉的温度，℃。
7.3 火管（辐射段）的设计
7.3.1辐射段的热负荷Q R
辐射段的热负荷通常取为''(0.650.75)0.7856599.2R Q Q kW ==?= 。
7.3.2火筒烟管直径的确定 火筒直径应根据燃烧器型式、通风方式、热负荷、壳体直径等因素予以综合
''>580kW 时，η=80~85%。 故取80%。
0.448448m mm == .
2/m ;自然通风时取f q =68002/kW m ； 时，η=75%，当''Q >580kW 时，
η=80~85%。这里按80%取值。
7.3.3 火管所需加热面积
2599.234.2417.5
R f Q A m q =
== 圆整至系列值，取为352m 。
式中： f A ———火管所需加热面积，2m ；
q ———平均表面热流密度，2/kW m ；一般取q=17.5kw/m 2左右。
7.4盘管的设计
7.4.1对数平均温差的计算
水套炉宜采用蛇形盘管，其直径不宜大于DN100。根据工艺要求，水套炉设计可采用单组或多组盘管，宜设计成可抽出式结构。盘管可采用单程管或多程管，在多管程盘管设计中应使各管程的压力降相等。汇管截面积与各管程截面积和之比，当管内介质为液体时应为1 1.5 ；当管内介质为气体时不应小于1。
7.5烟囱设计
设计烟囱时，烟囱的高度需要满足两方面的要求：一是烟囱及对流室的有效抽力足以克服烟气管道中的各部分阻力；二是从烟囱内排出的烟气对周围环境的污染不超过规定值。
采用强制通风方式时，烟囱高度应符合有关安全及卫生标准的规定，且比烟囱周围半径200m距离内的最高建筑物高出3m以上。
采用自然通风方式时，烟囱高度应能同时满足有关安全及卫生标准和自生通风压头的要求，并取其较高值。
烟囱的设计计算参见的是管式加热炉烟囱设计内容。
由于在油田中，燃料一般为天然气，含硫较少，所以一般都是按第一个要求来确定烟囱尺寸，其计算步骤如下。
7.5.1 烟囱直径计算
D s=0.6~0.7W g=0.6 2.5=0.95m
式中：
D———烟囱直径, m；
s
W———烟囱内烟气的质量流速，一般为2.5~3.5kg/m2s。
g
8 提高加热炉热效率的途径
8.1影响加热炉效率的因素
（1）容量。大容量加热炉热效率高，小容量加热炉热效率低。
（2）负荷。负荷变化对加热炉热效率有影响，热负荷在50%额定负荷以下区域，为非经济运行区；在50%-75%额定负荷区，为一般经济运行区；在75%-100%额定负荷区，为经济运行区。
（3）排烟温度。排烟温度高，热效率低；排烟温度过高的加热炉，宜采用烟气余热回收技术。
（4）过量空气系数。过量空气系数高，排烟热损失大，热效率地；过量空气系数低，气体不完全燃烧损失大，影响热效率；因此，过量空气系数要控制合理范围。
（5）结垢积灰。加热炉结垢积灰会导致加热炉受热面导热系数大大降低，影响传热效果，导致排烟温度升高，降低加热炉热效率。
8.2提高加热炉热效率的措施
8.2.1在设计方面
（1）首先要对油田加热炉负荷率逐年递减、热功率多为中、小级，以及野外操作条件差的特点，确定这样的设计原则：对负荷的变化要有较好的适应性，适当采用强化传热技术，尾部受热面宜简单可靠，墙体保温尽量采用新材料新工艺。
（2）采用新型燃烧器。作为加热炉重要的附件，燃烧器性能的优劣直接影响着加热炉的运行效率。目前国内、外高效加热炉大都使用预混式微正压燃烧器，空气与燃料预混，风机鼓风，炉内微正压燃烧，火焰长度可调，能有效的控制过量空气系数，燃料燃烧充分。
（3）对于辐射段及辐射——对流过渡段，拟将传统的大火筒受热面，改为（小）火筒——火管受热面，以提高炉内单位（水）容积的受热面积，缩小加热炉体积。对于1500kW以上的大型加热炉，还可以考虑采用“水冷壁+上锅筒”结构，以强化辐射传热、提高炉膛容积热强度。
（4）对流段的强化换热，可以采用螺纹管元件。再合适部位，也可考虑采用热管技术。但对于燃油特别是燃稠油、渣油的加热炉，除非有有效的清烟垢技术，才可以考虑采用热管强化传热。
（5）采用烟气余热回收技术。为使炉内受热面布置紧凑，对流段出口设计烟温以200℃左右为宜。对于含硫很低的气体燃料，设计烟温150-160℃是可取的。采用常规的管式或热管空气预热器，可以有效地回收烟气余热，无需大的代价，即可取得提高运行效率2-3个百分点的良好效果。
（6）为确保负荷率在较大范围变化时空气系数仍保持合理值，建议采用以烟气中氧量为配风调节的源信号，实施风量的随机调节，如此可以在负荷率30%-100%范围内，过量空气系数仍可接近合理值。
8.2.2 运行方面
（1）操作人员要努力稳定运行工况，及时调整参数，注意观察检查，不断总结操作经验。
（2）采用烟气氧含量自动监测仪，司炉人员根据烟气中氧含量的大小，合理调节配风量，进行低氧燃烧。
（3）定期排污除垢，严格使用软化水，以减缓管壁结垢。
（4）定期进行热平衡试验，以便发现存在问题，及时加以解决。
（5）加热炉在管理操作上要建立健全必要的热工测量和控制仪表，实行加热炉控制运行，制定出司炉工操作规程。加强操作人员的技术培训，提高操作工技术水平，加强维护保养。
9 水套加热炉腐蚀的防护
（1）在加热炉炉套中，附着物主要为氧化铁垢、碳酸盐垢，因此采用酸洗和络合清洗最为适宜，选用WXT-336清洗液做为清洗加热炉的主要清洗剂。缓蚀剂的选择要考虑清洗剂的种类、浓度、PH值、酸洗温度、流动情况，介质中氧化性离子的浓度、化学物质的性质及其对环境的污染，以及金属材质和金属表面状态等诸多因素。用WXT-336清洗剂时，选用WXT-806缓蚀剂效果良好，具有很好的抗氧化性离子3
F 腐蚀的能力。对加热炉清洗和缓蚀后，利用WXT-508做为加
e
热炉钝化液，利用其在不同PH值条件下的特性，用液氨调节pH值一次完成漂洗及钝化处理。
（2）除了在加热炉中加入缓蚀剂外，可以采用炉水处理，即在加热炉中加经过处理的水后，减少水中的矿物质含量，能起到有效防止加热炉腐蚀的作用。
（3）对于烟管和封箱的腐蚀，应严格控制加热炉的运行参数，保证加热炉的排烟温度在酸露点以上。另外，在加热炉运行中，要严格控制燃料中的含水量；实行低氧燃烧，选用高效燃烧器；提高加热炉自动化操作水平，有效控制燃烧器的配风，提高加热炉炉体的密封性。
（4）对于火管损坏及盘管腐蚀，应采取有效措施防止火管壁结垢，或采用定期清洗方法，防止火管壁局部高温，减小其应力损伤；加热炉盘管除采用（1）和（2）方法防护外，在设计上应进行合理设计，使盘管易于安装拆卸，定期检测，及时更新，以防腐蚀造成不必要的损失。
列管式换热器的设计计算
列管式换热器的设计计算 晨怡热管2008-9-49:49:33 1．流体流径的选择 哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例) (1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。 (2)腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 (3)压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。 (4)饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。 (5)被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 (6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。 (7)粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。 2.流体流速的选择 增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。 此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。 3.流体两端温度的确定 若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济衡算来决定。为了节省水量，可使水的出口温度提高些，但传热面积就需要加大；为了减小传热面积，则要增加水量。两者是相互矛盾的。一般来说，设计时可采取冷却水两端温差为5～10℃。缺水地区选用较大的温度差，水源丰富地区选用较小的温度差。 4.管子的规格和排列方法 选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面介绍的流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有 φ25×2.5mm及φ19×mm两种规格的管子。 管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不便于清洗，且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m，则合理的换热器管长应为1.5、2、3或6m。系列标准中也采用这四种管长。此外，管长和壳径应相适应，一般取L/D为4～6(对直径小的换热器可大些)。 如前所述，管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正方形错列等，如第
AO工艺设计计算公式
A/O工艺设计参数 ①水力停留时间：硝化不小于5～6h；反硝化不大于2h，A段:O段=1:3 ②污泥回流比：50～100% ③混合液回流比：300～400% ④反硝化段碳/氮比：BOD 5 /TN>4，理论BOD消耗量为1.72gBOD/gNOx--N ⑤硝化段的TKN/MLSS负荷率（单位活性污泥浓度单位时间内所能硝化的凯氏氮）：<0.05KgTKN/KgMLSS·d ⑥硝化段污泥负荷率：BOD/MLSS<0.18KgBOD 5 /KgMLSS·d ⑦混合液浓度x=3000～4000mg/L（MLSS） ⑧溶解氧：A段DO<0.2～0.5mg/L O段DO>2～4mg/L ⑨pH值：A段pH =6.5～7.5 O段pH =7.0～8.0 ⑩水温：硝化20～30℃ 反硝化20～30℃ ⑾ 碱度：硝化反应氧化1gNH 4+-N需氧4.57g，消耗碱度7.1g（以CaCO 3 计）。 反硝化反应还原1gNO 3 --N将放出2.6g氧， 生成3.75g碱度（以CaCO 3 计） ⑿需氧量Ro——单位时间内曝气池活性污泥微生物代谢所需的氧量称为需氧量 (KgO 2 /h)。微生物分解有机物需消耗溶解氧，而微生物自身代谢也需消耗溶解氧，所以Ro应包括这三部分。 Ro=a’QSr+b’VX+4.6Nr a’─平均转化 1Kg的BOD的需氧量KgO 2 /KgBOD b’─微生物（以VSS 计）自身氧化（代谢）所需氧量KgO 2 /Kg VSS·d。
上式也可变换为： Ro/VX=a’·QSr/VX+b’ 或 Ro/QSr=a’+b’·VX/QSr Sr─所去除BOD的量（Kg） Ro/VX─氧的比耗速度，即每公斤活性污泥（VSS）平均每天的耗氧量KgO 2 /KgVSS·d Ro/QSr─比需氧量，即去除1KgBOD 的需氧量KgO 2 /KgBOD 由此可用以上两方程运用图解法求得a’ b’ Nr—被硝化的氨量kd/d 4.6—1kgNH 3－N转化成NO 3 -所需的氧 量（KgO 2 ） 几种类型污水的a’ b’值 ⒀供氧量─单位时间内供给曝气池的氧量，因为充氧与水温、气压、水深等因素有关，所以氧转移系数应作修正。 ⅰ.理论供氧量 1.温度的影响 KLa(θ)=K L(20)×1.024Q-20 θ─实际温度 2.分压力对Cs的影响（ρ压力修正系数） ρ=所在地区实际压力（Pa）/101325（Pa） =实际Cs值/标准大气压下Cs值
换热器计算步骤
第2章工艺计算 2.1设计原始数据 表2—1 2.2管壳式换热器传热设计基本步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取管径和管内流速 （7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核 （8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍 l （9）选取管长 （10）计算管数 N T （11）校核管内流速，确定管程数 （12）画出排管图，确定壳径 D和壳程挡板形式及数量等 i （13）校核壳程对流传热系数 （14）校核平均温度差 （15）校核传热面积 （16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 2.3 确定物性数据 2.3.1定性温度 由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。
对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体的平均温度为： t=420295 357.5 2 + =℃（2-1） 管程流体的定性温度： T=310330 320 2 + =℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 2.3.2 物性参数 管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表1.10.1】 表2—2 壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】 表2—3 2.4估算传热面积 2.4.1热流量
AO工艺标准设计计算参考
A1/0生物脱氮工艺 一、设计资料 设计处理能力为日处理废水量为30000m3 废水水质如下： PH 值7.0~7.5 水温14~25 °C BOD5=160mg/L VSS=126mg/L(VSS/TSS=0.7) TN=40mg/L NH3-N=30mg/L 根据要求：出水水质如下： BOD5=20mg/L TSS=20mg/L TN 15mg/L NH3-N 8mg/L 根据环保部门要求，废水处理站投产运行后排废水应达到国家标准 《污水综合排放标准》GB8978-1996中规定的二级现有”标准，即COD 120mg/l BOD 30 mg/l NH -N<20 mg/l PH=6-9 SS<30 mg/l 二、污水处理工艺方案的确定 城市污水用沉淀法处理一般只能去除约25~30%的BOD5,污水中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除，化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果不好而不宜采用。采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。 废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占 生活污水含氮量的40%~60%氨氮占50%~60%亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0%~5%。废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中，将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，而达到从废
水中脱氮的目的。 废水的生物脱氮处理过程，实际上是将氮在自然界中循环的基本原理应用与废水生物处理，并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理的认为运用控制，并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程。在废水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧（oxic）条件下，通过好氧硝化的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮；然后在缺氧（Anoxic）条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2）而从废水中逸出。因而，废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段，只有当废水中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态存在时，仅需反硝化（脱氮）一个阶段. ?与传统的生物脱氮工艺相比，A/O脱氮工艺则有流程简短、工程造价低的优点。 该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下： ①流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用； ②在原污水C/N较高（大于4）时，不需外加碳源，以原污水中的有机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用； ③好养池设在缺养之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除， 提高出水水质； ④缺养池在好养池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物, 可减轻好养池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化过程产生的碱度也可以补偿部分
中水处理设计方案
关于中水处理设计方案 建设单位： 设计方案：
目录 一、相关技术参考资料 二、各种水质资料 三、拟开发小区的相关基础资料 四、处理内容 五、中水处理水量的确定及处理流程 六、设备选型 七、设备工艺说明 八、噪声控制 九、防腐措施
一、相关技术参考资料 1、用水种类：由给水系统供应的用水，随着建筑性质不同，其供应的范围也各不 相同，一般除了供作饮用水外，还供多方面的用途使用。 A．住宅、公寓、旅馆等建筑，其生活用水分：饮水、厨房用水、洗澡用水、漱洗用水、洗涤用水、厕所冲洗水、清扫用水、洗车用水、喷洒绿化用 水等。 B．办公楼等公共建筑，其公共用水分；饮水、洗涤用水、冷却用水、扫除用水、洗车用水、其他用水等。 C。工厂等工业用水，其用水范围、规模和用途，根据不同工艺要求差别较大，不好统一。一般有锅炉用水、原料水、产品处理、清洗用水、冷却、空 调用水及其他用水等。 D．环境用水分：消防用水、喷洒用水、喷泉用水、清扫用水、道路用水、化雪用水等。 以上各类建筑不同用途的用水，其中有部分用水很少与人体按触，有的在密闭体系中使用，不会影响使用者身体健康，严格从保健、卫生出发，以下用途的用水，可考虑由中水来供给： （１）洗厕所用水。 （２）喷洒用水（喷洒道路、花草、树木）。 （3）洗车用水 （４）防用水（属单独消防系统）。 （５）空调冷却用水（补给水）。 （6）娱乐用水（水池、喷泉等）。
2、用水量及比例：各类建筑的生活用水量，随建筑性质、使用功能、用水设备设 置情况而不同，而且还随周日和季节而变化。掌握各类建筑 各种用水量及占总用水量的比例是确定中水量的依据。我国 尚无这方面系统的测试资料，下面收集为某些单位测定数据。 公寓用水量比例 住宅用水量比例 注：上述相关资料摘自《建筑给水排水设计手册》。
列管式换热器的设计
化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 班级： | 姓名学号： 指导教师： $
目录§一.列管式换热器 ！ .列管式换热器简介 设计任务 .列管式换热器设计内容 .操作条件 .主要设备结构图 §二.概述及设计要求 .换热器概述 .设计要求 ~ §三.设计条件及主要物理参数 . 初选换热器的类型 . 确定物性参数 .计算热流量及平均温差 壳程结构与相关计算公式 管程安排(流动空间的选择)及流速确定 计算传热系数k 计算传热面积 ^ §四.工艺设计计算 §五.换热器核算 §六.设计结果汇总 §七.设计评述 §八.工艺流程图 §九.主要符号说明 §十.参考资料
： §一 .列管式换热器 . 列管式换热器简介 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。 设计任务 ￥ 1.任务 处理能力：3×105t/年煤油（每年按300天计算，每天24小时运行） 设备形式：列管式换热器 2．操作条件 (1)煤油：入口温度150℃，出口温度50℃ (2)冷却介质：循环水，入口温度20℃，出口温度30℃ (3)允许压强降：不大于一个大气压。 备注：此设计任务书（包括纸板和电子版）1月15日前由学委统一收齐上交，两人一组，自由组合。延迟上交的同学将没有成绩。 [ .列管式换热器设计内容 1.3.1、确定设计方案 （1）选择换热器的类型；（2）流程安排 1.3.2、确定物性参数 （1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数 1.3.3、估算传热面积 （1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量 % 1.3.4、工艺结构尺寸 （1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）
AO工艺设计
目录 设计总说明................................................................................................... V General Design Introduction ........................................................................ I X 1 前言 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.1.1 我国污水处理背景 (1) 1.1.2 哈尔滨市背景资料 (1) 1.1.3 设计资料 (1) 1.1.4 污水特征 (2) 1.2 城市污水处理厂工艺选择的原则 (2) 1.3 工艺流程及各种工艺优缺点对比 (4) 1.4 工艺流程 (8) 2 污水处理系统设计计算 (9) 2.1 格栅 (9) 2.1.1 格栅的设计 (9) 2.1.2 设计参数 (10) 2.1.3 中格栅设计计算 (10) 2.1.4 细格栅设计计算 (13) 2.2 提升泵站 (15) 2.2.1 泵站设计的原则 (15) 2.2.2 泵房形式及工艺布置 (16) 2.2.3 泵房设计计算 (16) 2.3 沉砂池 (19) 2.3.1 曝气沉砂池 (20) 2.3.2 设计参数 (20) 2.3.3 曝气沉砂池的设计计算 (20) 2.3.4 曝气沉砂池曝气计算 (24) 2.4 A/O反应池 (25) 2.4.1 构筑物简介 (25) I
2.4.2 设计说明 (25) 2.4.3 主要作用 (25) 2.4.4 设计参数 (25) 2.4.5 设计计算 (26) 2.4.6 污泥回流比及混合液回流比 (27) 2.4.7 剩余污泥量、生产污泥量 (28) 2.4.8 需氧量计算 (28) 2.4.9 供气量计算 (29) 2.4.10 鼓风微孔曝气器空气管路计算 (31) 2.6 二沉池 (31) 2.6.1 沉淀池的类型及选择 (31) 2.6.2 辐流式二沉池的设计参数 (32) 2.6.3 设计计算 (32) 2.6.4 设备选用 (34) 3 污泥处理系统设计计算 (34) 3.1 污泥浓缩池 (34) 3.1.1 设计说明 (35) 3.1.2 设计规定 (35) 3.1.3 设计参数 (36) 3.1.4 设备选型 (39) 3.2 贮泥池 (40) 3.2.1 构筑物简介 (40) 3.2.2 主要作用 (40) 3.2.3 设计参数 (40) 3.2.4 设计计算 (40) 3.2.5 设备选型 (41) 3.3 蓄水池 (41) 3.3.1 构筑物简介 (41) 3.3.2 主要作用 (41) II
一级水处理设计计算
第一章 污水的一级处理构筑物设计计算 1.1格栅 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。 设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。 格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1.5～10mm ）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅；按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵池合建一处 的格栅。 1.1.1格栅的设计 城市的排水系统采用分流制排水系统，城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂区，主干管进水水量为s L Q 63.1504 ，污水进入污水处理厂处的管径为1250mm ，管道水面标高为80.0m 。 本设计中采用矩形断面并设置两道格栅（中格栅一道和细格栅一道），采用机械清渣。其中，中格栅设在污水泵站前，细格栅设在污水泵站后。中细两道格栅都设置三组即N=3组，每组的设计流量为0.502s m 3。 1.1.2设计参数 1、格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求： 1) 粗格栅：机械清除时宜为16～25mm ；人工清除时宜为25～40mm 。特殊情况下，最大间隙可为100mm 。 2) 细格栅：宜为1.5～10mm 。 3) 水泵前，应根据水泵要求确定。 2、 污水过栅流速宜采用0.6～1.Om ／s 。除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60～90°。人工清除格栅的安装角度宜为30°～60°。 3、当格栅间隙为16～25mm 时，栅渣量取0.10～0.0533310m m 污水；当格栅间隙为30～50mm 时，栅渣量取0.03～0.0133310m m 污水。 4、格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦
AO工艺设计方案[精编版]
AO工艺设计方案[精编版] 目录 设计总说明.................................................................................................................. V General Design Introduction ................................................................................ IX 1 前言 (1)
1.1 设计背景 (1) 1.1.1 我国污水处理背景 (1) 1.1.2 哈尔滨市背景资料 (1) 1.1.3 设计资料 (1) 1.1.4 污水特征 (1) 1.2 城市污水处理厂工艺选择的原则 (2) 1.3 工艺流程及各种工艺优缺点对比 (4) 1.4 工艺流程 (8) 2 污水处理系统设计计算 (9) 2.1 格栅 (9) 2.1.1 格栅的设计 (9) 2.1.2 设计参数 (10) 2.1.3 中格栅设计计算 (10) 2.1.4 细格栅设计计算 (13) 2.2 提升泵站 (15) 2.2.1 泵站设计的原则 (15) 2.2.2 泵房形式及工艺布置 (16) 2.2.3 泵房设计计算 (16) 2.3 沉砂池 (19) 2.3.1 曝气沉砂池 (20) 2.3.2 设计参数 (20) 2.3.3 曝气沉砂池的设计计算 (20)
2.3.4 曝气沉砂池曝气计算 (24) 2.4 A/O反应池 (25) 2.4.1 构筑物简介 (25) 2.4.2 设计说明 (25) 2.4.3 主要作用 (25) 2.4.4 设计参数 (25) 2.4.5 设计计算 (25) 2.4.6 污泥回流比及混合液回流比 (27) 2.4.7 剩余污泥量、生产污泥量 (27) 2.4.8 需氧量计算 (28) 2.4.9 供气量计算 (28) 2.4.10 鼓风微孔曝气器空气管路计算 (30) 2.6 二沉池 (31) 2.6.1 沉淀池的类型及选择 (31) 2.6.2 辐流式二沉池的设计参数 (31) 2.6.3 设计计算 (31) 2.6.4 设备选用 (33) 3 污泥处理系统设计计算 (34) 3.1 污泥浓缩池 (34) 3.1.1 设计说明 (34) 3.1.2 设计规定 (34) 3.1.3 设计参数 (35)
水处理常用计算公式汇总
水处理常用计算公式汇总 水处理公式是我们在工作中经常要使用到的东西，在这里我总结了几个常常用到的计算公式，按顺序分别为格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿的计算，大家可有目的性的观看。 格栅的设计计算 一、格栅设计一般规定 1、栅隙 (1)水泵前格栅栅条间隙应根据水泵要求确定。 (2)废水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：最大间隙40mm，其中人工清除 25~40mm，机械清除16~25mm。废水处理厂亦可设置粗、细两道格栅，粗格栅栅条间隙 50~100mm。 (3)大型废水处理厂可设置粗、中、细三道格栅。 (4)如泵前格栅间隙不大于25mm，废水处理系统前可不再设置格栅。 2、栅渣 (1)栅渣量与多种因素有关，在无当地运行资料时，可以采用以下资料。 格栅间隙16~25mm；0.10~0.05m3/103m3(栅渣/废水）。 格栅间隙30~50mm；0.03~0.01m3/103m3(栅渣/废水）。 (2)栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。 (3)在大型废水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3)，一般应采用机械清渣。3、其他参数 (1)过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。 (2)格栅前渠道内水流速度一般采用0.4~0.9m/s。 (3)格栅倾角一般采用45°~75°，小角度较省力，但占地面积大。 (4)机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。 (5)设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。 (6)大中型格栅间内应安装吊运设备，以进行设备的检修和栅渣的日常清除。 二、格栅的设计计算 1、平面格栅设计计算 (1)栅槽宽度B 式中，S 为栅条宽度，m；n 为栅条间隙数，个； b 为栅条间隙，m；为最大设计流量， m3/s；a 为格栅倾角，（°);h为栅前水深，m，不能高于来水管（渠）水深；v 为过栅流速， m/s。 (2)过栅水头损失如
AO工艺计算例题
其中用到的公式 例题2．A 2/O 工艺的设计 1.1A 2/O 工艺说明 根据处理要求，我们需计算二级处理进水碳氮比值和总磷与生化需氧量的比值，来判断A 2/O 工艺是否适合本污水处理方案。 1.设计流量：Q ＝54000m3/d=2250m3/h 原污水水质：COD ＝330mg/LBOD ＝200mg/L SS ＝260mg/LTN ＝25mg/L TP ＝5mg/L 一级处理出水水质：COD ＝330×（1－20%）＝264mg/L BOD ＝200×（1－10%）＝180mg/L SS ＝260×（1－50%）＝130mg/L 二级处理出水水质：BOD ＝10mg/LSS ＝10mg/L NH3-N ＝5mg/LTP ≤1mg/L TN ＝15mg/LCOD=50mg/L 其中： 2.1325330＝＝TN COD ＞8025.02005 =＝BOD TP ＜0.06 符合A 2/O 工艺要求，故可用此法。 1.2A 2/O 工艺设计参数 BOD5污泥负荷N ＝0.15KgBOD5/(KgMLSS ?d) 好氧段DO ＝2缺氧段DO ≤0.5厌氧段DO ≤0.2 回流污泥浓度Xr ＝100001100 1000000 ＝?mg/L 污泥回流比R ＝50% 混合液悬浮固体浓度X ＝＝＋r ·1X R R 10000·5 .15 .0＝3333mg/L 混合液回流比R 内：TN 去除率yTN ＝%10025 8 25?-＝68% R 内＝ TN TN y 1y -×100%＝212.5%取R 内＝200% 1.3设计计算（污泥负荷法） 硝化池计算 （1） 硝化细菌最大比增长速率 m ax μ=0.47e 0.098（T-15） m ax μ=0.47?e 0.098?（T-15）
列管式换热器的设计计算
2.4 列管换热器设计示例 某生产过程中，需将6000 kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 1．确定设计方案 （1）选择换热器的类型 两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。 （2）流动空间及流速的确定 由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.5m/ｓ。 2．确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程油的定性温度为(℃) 管程流体的定性温度为(℃) 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在90℃下的有关物性数据如下： 密度ρo=825 kg/m3 定压比热容c po=2.22 kJ/(kg·℃) 导热系数λo=0.140 W/(m·℃) 粘度μo=0.000715 Pa·s 循环冷却水在35℃下的物性数据： 密度ρi=994 kg/m3 定压比热容c pi=4.08 kJ/(kg·℃) 导热系数λi=0.626 W/(m·℃) 粘度μi=0.000725 Pa·s 3．计算总传热系数 （1）热流量 Q o=W o c poΔt o=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW) （2）平均传热温差 (℃) （3）冷却水用量 (kg/h)
污水处理设计常用计算公式
污水处理设计公式 竖流沉淀池[3] 中心管面积： f=q/vo=0.02/0.03=0.67m2 中心管直径： do=√4f/∏ =√4*0.67/3.14=0.92 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度： h3=q/v1∏d1=0.02/0.03*3.14*0.92*1.35 沉淀部分有效端面积： A=q/v=0.02/0.0005=40m2 沉淀池直径： D=/4（A+f）/∏ =/4*（40+0.67）/3.14=7.2m 沉淀部分有效水深： h2=vt*3600=0.0005*1.5*3600=2.7m 沉淀部分所需容积： V=SNT/1000=0.5*1000*7/1000=3.5m3 圆截锥部分容积： h5=（D/2-d`/2）tga=（7.2/2-0.3/2）tg45=3.45m 沉淀池总高度： H=h1=h2=h3=h4=h5=0.3+2.7+0.18+0+3.45=6.63m 符号说明： q——每池最大设计流量，m3/s vo——中心管内流速，m/s v1 ——污水由中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度，m/s d1 ——喇叭口直径，m v——污水在沉淀池中的流速，m/s t——沉淀时间，h S——每人每日污水量，L/（人?d），一般采用0.3～0.8L/（人?d）N——设计人口数，人 h1——超高，m
h4——缓冲层高，m h3——污泥室圆截锥部分的高度，m R——圆锥上部半径，m r——圆锥下部半径，m 污水处理中ABR厌氧和SBR的设计参数 1）进水时间TF 根据每一系列的反应池数、总进水量、最大变化系数和反应池的有效容积等因素确定。 2）曝气时间TA 根据MLSS浓度、BOD－SS负荷、排出比、进水BOD浓度来确定。由于： 式中：Qs－污水进水量（m3／d） Ce－进水平均BOD（mg／l） V－反应池容积（m3） e－曝气时间比：e＝n×TA／24 n－周期数 TA－1个周期的曝气时间 又由于： 1／m－排出比 则： 将e＝n×TA／24代人，则： 3）沉淀时间Ts 根据活性污泥界面的沉降速度、排出比确定。 活性污泥界面的沉降速度和MLSS浓度有关。由经验公式得出： 当MLSS≤3000mg／l时 Vmax＝7.4×104×t×MLSS-1.7 当MLSS＞3000mg／l时 Vmax＝4.6×104×MLSS-1.26 式中Vmax－活性污泥界面的沉降速度（m／h） t－水温℃ MLSS－开始沉降时的MLSS浓度（mg／l） 沉淀时间Ts＝H×（1／m）＋ε／Vmax 式中：H－反应池水深（m） 1／m－排出比
污水处理厂设计计算
某污水处理厂设计说明书 1.1 计算依据 1、工程概况 该城市污水处理厂服务面积为12.00km2，近期（2000年）规划人口10万人，远期（2020年）规划人口15.0万人。 2、水质计算依据 A．根据《室外排水设计规范》，生活污水水质指标为： COD Cr 60g/人d BOD5 30g/人d B．工业污染源，拟定为 COD Cr 500 mg/L BOD5 200 mg/L C．氨氮根据经验值确定为30 mg/L 3、水量数据计算依据： A．生活污水按人均生活污水排放量300L/人·d； B．生产废水量近期1.2×104m3/d，远期2.0×104m3/d考虑； C．公用建筑废水量排放系数近期按0.15，远期0.20考虑； D．处理厂处理系数按近期0.80，远期0.90考虑。 4、出水水质 根据该厂城镇环保规划，污水处理厂出水进入水体水质按照国家三类水体标准控制，同时执行国家关于污水排放的规范和标准，拟定出水水质指标为： COD Cr 100mg/L BOD5 30mg/L SS 30mg/L
NH3-N 10mg/L 1.2 污水量的确定 1、综合生活污水 近期综合生活污水 远期综合生活污水 2、工业污水 近期工业污水 远期工业污水 3、进水口混合污水量 处理厂处理系数按近期0.80，远期0.90考虑，由于工业废水必须完全去除，所以不考虑其处理系数。近期混合总污水量 取 远期混合总污水量 取 4、污水厂最大设计水量的计算 近期； ，取日变化系数；时变化系数；
。 远期； ，取日变化系数；时变化系数； 。 拟订该城市污水处理厂的最大设计水量为 1.3 污水水质的确定 近期取 取 远期取 取 则根据以上计算以及经验值确定污水厂的设计处理水质为： ，，
列管式换热器的计算
四、列管式换热器的工艺计算 4.1、确定物性参数： 定性温度：可取流体进口温度的平均值 壳程油的定性温度为 T=(140+40)/2=90℃ 管程流体的定性温度为 t=(30+40)/2=35℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据煤油在定性温度下的物性数据： ρo=825kg/m3 μo=7.15×10-4Pa?S c po=2.22KJ/(Kg?℃) λo=0.14W/(m?℃) 循环冷却水在35℃下的物性数据： ρi=994kg/m3 C pi=4.08KJ/(kg.℃) λi=0.626W/(m.℃) μi=0.000725Pa.s 4.2、计算总传热系数：
4.2.1、热流量 m o=［（15.8×104）×103］/(300×24)=21944Kg/h Q o=m o c po t o=21944× 2.22×(140-40)=4.87×106KJ/h=1353KW 4.2.1.2、平均传热温差 4.2.1.3、冷却水用量 W i=Q o/C piΔt=4.87×106/(4.08×(40-30))=119362 Kg/h 4.2.2、总传热系数K
=0.023×× ×
=4759W/(.℃﹚壳程传热系数：假设壳程的传热系数 污垢热阻
管壁的导热系数λ=45W/﹙m.℃﹚ 则总传热系数K为： 4.3、计算传热面积 S’=Q/(KΔt)= (1353×103)/(310×39)=111.9m2 考虑15%的面积裕度，S=1.15×S’=128.7 m2 4.4、工艺结构尺寸 4.4.1、管径和管内流速 选用φ25×2.5传热管（碳钢），取管内流速μi=1m/s 4.4.2、管程数和传热管数
AO工艺设计
第 1 章概述 1.1 基本设计资料 1.1.1设计规模 污水设计流量：45000m3/d 流量变化系数K z=1.35 1.1.2原污水水质指标 原污水水质指标原污水水质指标原污水水质指标：BOD=180mg/L COD=410mg/L SS=200mg/L NH3-N=30mg/L 1.1.3出水水质指标 符合《城镇污水处理厂污染物排放国家二级标准》：BOD=20mg/L COD=70mg/L SS=30mg/L NH3-N=15mg/L
1.1.4气象资料 日照属暖温带半湿润季风区大陆性气候，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑，非常潮湿，台风登陆频繁。年均气温12.7℃，年均湿度72%，无霜期223天，年平均日照2533小时，年均降水量870毫米。 日照属于东部季风区，夏季高温多雨，冬季寒冷少雨。因其濒临沿海，受海洋影响显著，相对同纬度其他内陆地区四季温差较小，因此夏冬季气温适中。 全市年平均气温13.8℃，较上年偏高1.1℃，较常年偏高1.1℃。年极端最高气温在35.8～36.1℃之间，莒县和市区分别于6月11日和7月22日出现35.8℃的高温，五莲县分别于6月11日和7月22日出现36.1℃的高温。年极端最低气温为-14.7～9.9℃之间，出现在1月21～22日。 年降水量全市平均765.4毫米，较上年偏少33.3%，较常年偏少0.4%。全市降水分布不均，五莲县年降水量最多，为857.3毫米，市区降水量最少，为661.5毫米。 年日照时数全市平均2405.0小时,较上年偏多352.0小时，较常年偏少27.9小时。以五莲县光照最为充足，年日照时数2459.1小时，莒县最少，为2262.1小时。 1.1.5厂址及场地状况 某以平原为主，污水处理厂拟用场地较为平整，占地面积20公顷。厂区地面标高10米，原污水将通过管网输送到污水厂，来水管管底标
污水处理基本计算公式
污水处理基本计算公式 水处理公式是我们在工作中经常要使用到的东西，在这里我总结了几个常常用到的计算公式，按顺序分别为格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿、碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池计算公式，由于篇幅较长，大家可选择有目的性的观看。 格栅的设计计算 一、格栅设计一般规定 1、栅隙 (1)水泵前格栅栅条间隙应根据水泵要求确定。 (2) 废水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：最大间隙40mm，其中人工清除25~40mm，机械清除16~25mm。废水处理厂亦可设置粗、细两道格栅，粗格栅栅条间隙50~100mm。 (3) 大型废水处理厂可设置粗、中、细三道格栅。 (4) 如泵前格栅间隙不大于25mm，废水处理系统前可不再设置格栅。 2、栅渣 (1) 栅渣量与多种因素有关，在无当地运行资料时，可以采用以下资料。 格栅间隙16~25mm；0.10~0.05m3/103m3 (栅渣/废水）。 格栅间隙30~50mm；0.03~0.01m3/103m3 (栅渣/废水）。
(2) 栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。 (3) 在大型废水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3)，一般应采用机械清渣。 3、其他参数 (1) 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。 (2) 格栅前渠道水流速度一般采用0.4~0.9m/s。 (3) 格栅倾角一般采用45°~75°，小角度较省力，但占地面积大。 (4) 机械格栅的动力装置一般宜设在室，或采取其他保护设备的措施。 (5) 设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。 (6) 大中型格栅间应安装吊运设备，以进行设备的检修和栅渣的日常清除。 二、格栅的设计计算 1、平面格栅设计计算 (1) 栅槽宽度B
水处理设计范例讲解
工程实例一某城市污水处理厂设计 1、设计资料 1.1 工程概况 某城市临近北海，以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主，工业发展速度较慢。 1.2 水质水量资料 该市气候温和，年平均21℃，最热月平均35℃，极端最高41℃，最高月平均15℃，最低10℃。常年主导风向为南风和北风。夏季平均风速2.8m/s，冬季1.5 m/s。 根据该市中长期发展规划，2005年城市人口20万，2015年城市人口28万。由于临近大海，城市地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度一般在10 m以上，主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为1㎏/㎝2。此外，地面标高为123.00m，附近河流的最高水位为121.40m。 目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工业废水2×104m3/d，主要为有机工业废水，具体水质资料如下： 1.城市生活污水: COD 400mg/l,BOD 5 200mg/l,SS 200mg/l,NH 3 -N 40mg/l,TP 8mg/l,pH 6～9. 2.工业废水: COD 800mg/l,BOD 5 350mg/l,SS 400mg/l,NH 3 -N 80mg/l,TP 12mg/l,pH 6～8 1.3 设计排放标准 为保护环境，防止海洋污染，污水处理厂出水执行“城镇污水处理厂污染物 2.污水处理工艺流程的选择 2.1计算依据 ①生活污水量：280000×400×103 =112000 m3/d=1296.30 L/s 设计污水量：112000+20000=132000 m3/d，水量较大。 ②设计水质 设计平均COD： 461 mg/L；设计平均BOD：223 mg/L；设计平均SS：230mg/L 设计平均NH 3 -N 46 mg/L；设计平均TP9 mg/L。 ③污水可生化性及营养比例 可生化性：BOD/COD=223/461≈0.484，可生化性好，易生化处理。 去除BOD：223-20=203 mg/L。根据BOD：N：P=100：5：1，去除203 mg/LBOD需
管壳式换热器工艺计算软件(THecal Ver 1.3)
管壳式换热器工艺计算软件(THecal Ver 1.3) 绿色版无需安装解压后启动 Thecal.exe 该软件是通用的管式换热器的工艺设计计算软件，其结构参数是以GB151-1999为基础，同时参照了JB/T 4174-92、JB/T 4175-92。尽管 THECAL遵守JB/T 4174-92、JB/T 4175-92 的规定，但用户可以自行修改有关的结构参数。 硬件环境： Thecal 对硬件环境没有特殊要求，建议采用486-DX66或以上的CPU。 请将显示卡的分辨率设置为800×600或以上。 软件环境： 该软件运行在中文Windows 9X环境下。推荐使用中文Windows 98。
软件安装： 运行系统盘上的 “..\THECAL\Setup.exe”，安装向导向到会引导用户顺利完成安装。 运行该软件后，首先进入数据输入界面，在管程与壳程这两个回路中，流量、进出口温度、及热负荷这七个数据中必须且仅须已知五个数据方可进行计算，也就是说需要有五个选择框被选中并填入合理的数据才能够进行计算。当选择框选择不对或数据不合理，将提示错误，可以参考右上角的图形来检查出错的原因，重新确定已知数据并输入合理的数据。 输入数据后，首先按<热平衡>按钮来建立热平衡，如果输入的数据不合理，软件即发出数据错误信息，您可以留意屏幕右上角的图形来检查数据错误的原因。 正确地建立好热平衡后，即可按<计算>按钮来进入下一个界面进行计算。 该软件提供验证、设计两种计算方式，使用<设计>时，软件会自动确定管壳式换热器的壳程内径、折流板数及间距、拉杆数、换热管根数、换热管长度及管间距等，自动计算将自动确定换热器的流程数，其结构参数一般是遵循JB/T 4174-92、JB/T 4175-92的规定。<验证>时，可以自行确定换热器的管程及壳程的所有结构参数。首先确定壳体内径，然后确定换热管的长度，再核实其他的结构参数，按<验证>来计算该换热器的传热及流阻性能情况。 按<返回>按钮返回数据输入界面, 按<打印>按钮打印计算结果，需要说明的是，该软件所输出的计算结果采用的是A4号纸，需要事先在Windows的打印机管理模块中设置好。 该软件除了提供了管式换热器工艺计算功能外，还提供了几个实用的小程序，他们是<计算器>、<万能单位换算>，这些功能可以在主菜单中的<实用程序>项下找到。 本软件没有换热器强度计算功能，而管板厚度会影响换热面积的，如果管板厚度修改后，需要重新验证该换热器的传热性能。有关管壳式换热器的强度计算可以采用化工部设备设计技术中心站的钢制压力容器设计计算软件包或其他软件。 Thecal 1.1有如下问题需要注意： 1. 换热管数会因为设计压力不同需要必要的调整。 2. 由于该版本不具备强度计算功能，同时管板的厚度会影响总换热面积(换热管的长度一定)，软件中的管板厚度仅为假设值，因而当管板经过强度计算以后，需要重新核准传热面积。 3. 折流板的间距为最大的允许距离，针对不同的工艺可能需要的调整。 4. 折流板约定为切除25 %的圆缺型折流板。 5. 根据文献，管外冷凝时，不论时水平管还是垂直管，气体流速对冷凝液膜流动的影响都很小，文献中的管外冷凝的膜系数不含气体流动特性因素。 6. 软件中采用“设计”所得的结果并不一定是最佳的方案，比如，采用默认数据时，设计结果是450的壳体，2.5米的管长，管程为双流程，当然也可以采用“校核”来选择400的壳体，3米的管长，或者是500的壳体，2米管长，4流程等等。 7. “保存文件”保存的仅是设计条件，而计算的结果没有保存。