2. Количество теплоты, идущее на испарение влаги из материала

, (1.5)

где r_вод – скрытая теплота парообразования при атмосферном давлении, r_вод = = 2 256,54 кДж/кг.

 15 584,25 кВт.

3. Количество теплоты, идущее на нагрев воздуха в сушилке

, (1.6)

где – температуры воздуха на входе и выходе из сушилки, соответственно. = t_пвс = 105ºС. принимаем равной 50ºС, эта величина обусловлена технологией;

С_возд – средняя теплоёмкость воздуха в рассматриваемом диапазоне температур, по [1], приложение, таблица 4: С_возд­ ≈ 1 кДж/(кг·ºС);

– расход воздуха, проходящего через сушилку, кг/с:

, (1.7)

где – влагосодержание ПВС, = 90 г/кг_св;

– влагосодержание воздуха на входе в сушилку. Проследим путь воздуха по рисунку 1: паро-воздушный подогреватель, 1-ая ступень теплорекуперационного аппарата и помещение. Во всех теплообменниках воздух своё влагосодержание не меняет, поэтому принимаем по уже упомянутым параметрам воздуха в рабочем помещении: = 13,2 г/кг_св.

 89,93 кг/с.

Тогда по формуле 1.6:

 4 945,89 кВт.

4. Потери теплоты

Принимаются из диапазона 5÷12% от . Примем 10%. Тогда по формуле 1.1:

 26 641,0 кВт.

 2 664,1 кВт.

2. Расход греющего пара

Принимается, что пар находится в состоянии насыщения и отводится немедленно после конденсации. Тогда расчёт выглядит следующим образом:

12,774 кг/с.

3. Тепловой и конструктивный расчеты теплоутилизатора

Последовательно рассчитаем все три ступени ТРА. Основой расчёта служит тепловой баланс.

1. Первая ступень

   1. Тепловой баланс

, (2.1)

где – количество ПВС, проходящего через 1-ю ступень, 89,93 + + 6,91 = 96,84 кг/с;

– теплоемкость ПВС, вследствие количественного преобладания воздуха в ПВС, принимаем = С_возд = 1 кДж/(кг·ºС);

– температура ПВС на входе в ступень, = t_пвс = 105ºС;

– температура воздуха на входе в ступень. Забор воздуха на технологические нужды производится из верхней части помещения, где температура несколько выше допустимой по [2]. Примем = 30ºС;

– температура воздуха на выходе из ступени. Принимаем = 40ºС;

Выражаем из уравнения 2.1 величину :

 95,71ºС;

2. Тепловой поток

Можно считать по любому из теплоносителей. Посчитаем по воздуху:

899,25 кВт.

2. Вторая ступень

   1. Тепловой баланс

, (2.2)

где – температура воздуха на входе в ступень. Принимается по [2] для расчётного города Южно-Сахалинска и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92: = -24ºС;

– температура ПВС на выходе из ступени;

– температура воздуха на выходе из ступени. Из соображений бесперебойной работы воздушного тракта примем = 2ºС;

– расход воздуха на вентиляцию, численно равен расходу воздуха забираемого из цеха на технологию. То есть = = 89,93 кг/с

Выражаем из уравнения 2.2 величину :

71,57ºС;

2. Тепловой поток

Расчёт ведём по воздуху:

1 860,76 кВт.

3. Третья ступень

   1. Тепловой баланс:

, (2.3)

где – температура ПВС на выходе из ступени. Принимаем = 30ºС;

– температура воды на входе, принимаем для расчётного периода = 5ºС;

– температура нагреваемой воды на выходе, принимаем = 45ºС;

Выражаем G_вод из формулы 2.3:

 24,02 кг/с.

2. Тепловая нагрузка ступени

Расчёт ведём по воде:

4 025,06 кВт.

3. Конденсат в ступени

Часть ПВС, охлаждаясь в скруббере, конденсируется. Найдём количество конденсата:

 0,025 кг/кг_св.

4. Конструктивный расчёт ступеней

Цель расчёта – определение площади теплообменника. Осуществляется расчёт на основе следующего алгоритма

, (2.4)

Рассмотрим компоненты формулы 2.4 подробно:

1. Тепловая нагрузка ступеней

Тепловые нагрузки ступеней были найдены в предыдущих параграфах. Сведём их для наглядности в таблицу:

№ ступени	1	2	3
Q, кВт	899,25	1 860,76	4 025,06

2. Температурный напор

Определяется на основании температурных графиков по формулам:

при или при .

Во всех теплообменниках кроме скруббера, схема движения потоков перекрёстная.

3. Коэффициент теплопередачи

Формула для расчёта:

, (2.5)

где δ – толщина стенки трубок, δ = 0,0015 м = 1,5 мм;

– теплопроводность материала трубок, сталь = 58 ;

– коэффициенты теплоотдачи со стороны ПВС и воздуха соответственно.

, (2.6)

где – теплопроводность среды, ;

d_экв – эквивалентный диаметр прохода теплоносителя. Для межтрубного пространства: , где S₁, S₂ – шаг труб, принимаем , d_н – наружный диаметр трубок, принимается 50 мм. Для теплоносителя проходящего внутри трубок: d_экв = d_н – 2· δ = 50 – 2·1,5 = 47 мм;

Nu – критерий Нуссельта: . Здесь:

, где – скорость движения среды, принимается для воздуха 15 м/с, для ПВС – 7 м/с, а – кинематическая вязкость среды, м²/с;

Pr – критерий Прандтля;

– поправочный коэффициент, при (то есть наш случай) = 1;

Значения принимаем по [3] в зависимости от средней температуры теплоносителя в ступени.

Результаты конструктивного расчета сводим в таблицу 2.1:

Величина	Размерность	1-я ступень	2-я ступень	Скруббер
Δtб	ºC	65,71	95,57	26,57
Δtм	ºC	65,00	93,71	25,00
Δt	ºC	65,36	94,64	25,78
tср пвс	ºС	100,36	83,64	50,78
tст возд	ºС	35	-11	25
	м/с	7	7	7
	м/с	15	15	15
	м	0,0470	0,0470	0,0470
	м	0,0932	0,0932	0,0932
Prпвс	–	0,688	0,6915	0,698
Prвозд	–	0,7	0,7123	0,702
		0,0321	0,0307	0,0283
		0,072	0,0235	0,0263
	м2/с	0,00002313	0,000021093	0,00001795
	м2/с	0,00001885	0,00001245	0,00001508
	–	14 223,95	15 597,59	18 328,69
	–	74 195,85	112 336,69	92 744,81
	–	37,57	40,53	46,30
	–	141,88	199,20	169,81
		25,66	26,47	27,88
		109,56	50,21	47,90
		20,78	17,33	17,61
	м2	662,22	1 134,80	8 862,66