1. Введение

Одним из этапов изготовления бумаги и картона является сушка их полотна в цилиндрических сушилках. Для проведения этого процесса необходим тёплый воздух, который вместе с удаляемой влагой уносит значительное количество тепловой энергии. Рекуперация этой энергии целесообразна принципам энергосбережения и осуществляется при помощи ряда теплообменных аппаратов интегрированных в технологическую цепь.

В нашей работе предполагается трехступенчатое последовательное снятие теплового потенциала паровоздушной смеси. При этом часть тепла регенерируется возвратом в сушильную установку, часть расходуется на нагрев вентиляционного воздуха, а оставшаяся подогревает воду на производственные нужды (в частности промыв полотна).

Конструктивно трехступенчатая утилизирующая установка представляет собой агрегат в виде вертикальной шахты, по высоте которой установлены теплоиспользующие установки: теплообменник нагрева технологического воздуха, теплообменник нагрева вентиляционного воздуха и скруббер для нагрева воды.

Предметом расчёта являются теплообменные аппараты входящие в схему утилизации, а также режим работы схемы, причём как тепловой, так и аэродинамический.

2. Тепловой расчёт сушильной установки

   1. Тепловой баланс сушильной установки

Записывается в следующем виде:

, (1.1)

где – тепловая нагрузка на нагрев материала, кВт;

– количество теплоты, идущее на испарение влаги из материала, кВт;

– потери теплоты, кВт;

– количество теплоты, идущее на нагрев воздуха в сушилке, кВт.

1. Количество теплоты, идущее на нагрев материала

, (1.2)

где С_мат – удельная массовая теплоемкость материала (картона), по [1], П. таблица 3: С_мат = 1,51 ;

– температура материала на входе в сушильный агрегат. Принимаем равной температуре воздуха в помещении в расчётный период года (холодного). параметры воздуха согласно с [2], приложение 2, для допустимых условий работ категории IIa принимаем: = 23ºС, φ = 75%;

– температура материала на выходе из сушильного агрегата. Принимаем равной температуре греющего пара за вычетом так называемого недогрева = = 3÷4ºС, который представляет собой температурный напор на стенке цилиндра. Параметры пара: Р_п = 6 ати = 0,6 МПа, t_п = 158,83ºС, r_п = 2 085,64 кДж/кг. Тогда  158,83 – 3,83 = 155ºС;

W – количество испаренной влаги, кг/с. Выражаем из массового баланса сушильного аппарата:

, (1.3)

где , – начальная и конечная влажность материала на сухую массу, = = 130%, = 8%.

G₁ – производительность по высушиваемому материалу:

, (1.4)

где – плотность материала, = 0,21 кг/м²;

b – ширина материала, b = 6,2 м;

– скорость движения материала, = 10 м/с.

 13,02 кг/с.

 6,91 кг/с;

С_вод­ – средняя теплоёмкость воды в рассматриваемом диапазоне температур, С_вод­ = 4,19 кДж/(кг·ºС);

– температуры воды на входе и выходе из сушилки, соответственно. Входная температура воды разумеется совпадает с температурой материала, то есть = = 23ºС. Выходная температура воды определяется давлением, при котором происходит процесс сушки. В нашем случае давление атмосферное, а следовательно = 100ºС;

G₂ – производительность сушилки по высушенному материалу, поскольку она гораздо ближе к массе сухого материала, G₂ = G₁ – W = 13,02 – 6,91 = 6,11 кг/с;

Тогда по формуле 1.2: