Tính toán và thiết kế lò nung gốm sứ mỹ nghệ

Như vậy đồ gốm là những sản phẩm được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột, khi nung ở nhiệt độ cao, chúng kết khối, rắn như đá và có nhiều tính chất quý như: cường độ cơ học cao, bền nhiệt,

họ Silicat (ví dụ: Titanat, pherit, cernet…) Như vậy đồ gốm là những sản phẩm được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột, khi nung ở nhiệt độ cao, chúng kết khối, rắn như đá và có nhiều tính chất quý như: cường độ cơ học cao, bền nhiệt, bền hóa học, bền điện… Một số loại gốm – kỹ thuật (sứ cách điện cao thế, gốm bán dẫn, gốm từ tính) còn có các tính chất đặc biệt như tính áp điện, tính bán dẫn hoặc có độ cứng đặc biệt (ngang với kim cương) Điều kiện

ở đây là nguyên liệu dạng bột, khi nung không bị phá hủy

Để sản xuất gốm sứ có các thuộc tính quý như trên thì công nghệ sản xuất gốm sứ ngày càng phức tạp và hiện đại hơn Ngày nay, ranh giới giữa công nghệ gốm sứ, công nghệ kim loại bột và công nghệ thủy tinh không còn

sự cách biệt cơ bản nữa Nói cách khác là các sản phẩm đặc biệt như cernet có thể coi là sản phẩm thuộc công nghệ gốm sứ hay công nghệ kim loại đều được, tương tự Xitan có thể coi là sản phẩm của công nghiệp gốm sứ hay sản phẩm của công nghệ thủy tinh đều chấp nhận được

Do có các thuộc tính quý trên, sản phẩm gốm sứ được dùng trong hầu hết các lĩnh vực: từ dân dụng đến các ngành công nghiệp hiện đại: kỹ thuật điện

và điện tử, vô tuyến điện tử, truyền tin và truyền hình, tự động hóa và kỹ thuật điều khiển, ngành du lịch, thậm chí cả việc chinh phục vũ trụ

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GỐM SỨ:

Công nghiệp gốm sứ là một trong những ngành cổ truyền được phát triển rất sớm (sau khi con người tìm ra lửa)

Trên Thế giới, ngành khảo cổ học đã tìm thấy nhiều loại sản phẩm gốm

cổ ở nhiều nước khác nhau Các sản phẩm này được trưng bày trong các viện bảo tàng lớn như:

Ở viện bảo tàng London người ta vẫn giữ được các sản phẩm gốm cổ của

Ai Cập (ngói tráng men màu xanh cô ban sản xuất từ đất sét vùng sông Nin)

Ở viện bảo tàng Berlin cũng có mặt một số sản phẩm gốm của vùng trung du cận đông và của Italia, trong đó các sản phẩm gốm mĩ nghệ cổ thuộc thành cổ Libanen năm 575 trước công nguyên) Thư viện nhà vua Asswrbanipa có khoảng 22000 tấm đất nung ghi chữ cổ, có thể coi là bộ sách gốm rất lớn Đến thời trung cổ, công nghiệp đồ gốm trên Thế giới đã đạt được những thành tựu rất lớn, tên gọi của các trung tâm đồ gốm nổi tiếng thời bấy giờ đã được lấy để đặt tên cho các mặt hàng, ví dụ: danh từ Faenza ở Italia Nước Trung Hoa cổ đã sản xuất được đồ sứ vào những năm 600 trước Công Nguyên; ở thế kỷ thứ 9 (đời Đường) nghề sứ Trung Quốc rất phát triển, đến đời nhà Thanh thì hàng sứ Trung Quốc bước vào thời kỳ cực thịnh (thế kỷ thứ 16) Sau khi mở được con đường buôn bán từ Trung Quốc qua Ấn Độ sang châu Âu (con đường Tơ Lụa) thì hàng sứ Trung Quốc đã tràn ngập khắp Thế giới Mặc dầu người Trung Quốc giữ bí mật quốc gia về kỹ thuật sản xuất đồ gốm, song, Johanfic (người Đức) đã dày công nghiên cứu và sau nhiều năm thất bại đến năm 1709 ông đã sản xuất được đồ sứ Trung Quốc [5]; [6]

Mặc dầu ngay từ những năm đầu của thế kỷ 18, nhiều nước ở châu Âu, châu Á đều đã sản xuất được đồ sứ dân dụng và đồ sứ mĩ nghệ song mãi đến giữa thế kỷ thứ 19, sau khi con người phát minh ra điện, đồ sứ mới trở thành vật liệu kỹ thuật: sứ cách điện, sứ bán dẫn.v.v

Ở Việt Nam, ngay từ thời thượng cổ, ông cha ta đã sản xuất được đồ gốm Các di vật lịch sử bằng gốm của nền văn hóa thời Hùng Vương phát hiện được ở nhiều địa điểm khảo cổ trên khắp mọi miền trên đất nước ta, chứng minh rằng thời kỳ đó Tổ tiên ta đã có nền văn minh khá rực rỡ Đặc biệt các sản phẩm gốm thời Lý – Trần với các họa tiết trang trí kiểu hoa văn nhiều màu sắc mang tính dân tộc rất độc đáo, men ngọc và men lý đẹp và quý được nhiều người ưa thích Thời kỳ này, hàng gốm Việt Nam được xuất cảng sang Nhật Bản và các nước Đông Nam Á

Các cơ sở gốm lâu đời và nổi tiếng của ta là Hương Canh (sành dân dụng); Bát Tràng (khoảng thời Lý); Móng Cái; Lái Thiêu; Biên Hòa v.v đều

là các cơ sở sản xuất sứ dân dụng và sứ mĩ nghệ, phần lớn các cơ sở này được trang bị còn ở mức thô sơ

Vào những năm 1954, chúng ta đã xây dựng thêm một số xí nghiệp sứ khá hoàn chỉnh nhưng quy mô vẫn là sứ dân dụng; sứ vệ sinh như: sứ Hải Dương, sứ Lâm Đồng, sứ Thanh Thanh Việc nghiên cứu sản xuất sứ cách điện hạ thế và cao thế (loại 6 ÷ 10 KV) mới chỉ ở giai đoạn bắt đầu Do yêu cầu về hàng tiêu dùng ngày một tăng, nên hiện nay các tỉnh đang bước đầu xây dựng các cơ sở sản xuất sứ dân dụng với quy mô thủ công, năng suất khoảng 5  10 triệu sản phẩm/năm

1.2 NGUYÊN LIỆU CƠ BẢN CỦA NGÀNH GỐM SỨ:

Nguyên liệu chính để sản xuất gốm sứ là các loại cao lanh và đất sét (còn gọi là nguyên liệu dẻo), các loại quắc (thạch anh), trường thạch (feldspat), hoạt thạch (talk), (còn gọi là vật liệu gầy)

Công nghiệp gốm sứ còn dùng một số nguyên liệu khác như các loại hợp chất: CaO, BaO, MgO hoặc các dạng oxyt: TiO2, Al2O3, ThO2, BeO… [7]

Để sản xuất khuôn, người ta sử dụng thạch cao, để sản xuất bao nung có thể dùng samốt, cácbuasilic (SiC), corindon (Al2O3) Khi sản xuất chất màu

và men màu thường dùng các oxyt có màu như Cr2O3, CaO, MnO2 hay các oxyt đất hiếm và một số kim loại quý: Au, Ag, Pt…

1.2.1 Nguyên liệu dẻo (cao lanh và đất sét):

Thành phần của nguyên liệu dẻo chủ yếu là cao lanh và đất sét Cao lanh

và đất sét là sản phẩm phong khoáng tàn dư của các loại đá chứa trường thạch như Pecmatit, granit, gabro, bazan, hydrit hoặc các cuội sỏi, hay đá phun trào axit như Keratophia, Phenzit Sản phẩm phong hóa tàn dư, bị nước băng hà, gió cuốn đi rồi lắng đọng lại chỗ trũng hình thành nên các mỏ cao lanh hay đất sét, trầm tích – còn gọi là cao lanh thứ sinh Phần lớn các mỏ ấy là đất sét chịu lửa hay đất sét khó chảy

Trong sự hình thành các mỏ cao lanh và đất sét, ngoài yếu tố cơ bản là có gốc chứa trường thạch phải kể đến yếu tố địa mạo, cấu tạo nên vùng chứa đá gốc và yếu tố môi trường (độ ẩm và nhiệt độ)

Theo thành phần hóa học và thành phần khoáng vật cũng như theo cấu trúc thì cao lanh và đất sét có nhiều loại khác nhau trong đó có 28 loại đơn khoáng phổ biến Trong thiên nhiên, do thành phần khoáng vật của đá có gốc khác nhau, điều kiện tạo thành cao lanh và đất sét cũng không giống nhau (độ

PH, độ ẩm và nhiệt độ) nên sản phẩm phong hóa cũng khác nhau Trong thực

cấu trúc hoặc tính chất của chúng gần giống nhau thì người ta xếp chúng vào

cùng một nhóm Trong công nghiệp gốm sứ, người ta quan tâm tới các nhóm:

Phần lớn các mỏ cao lanh và đất sét có khoáng chủ yếu là Caolinit

Khoáng Caolinit có công thức là: Al2O3.2SiO2.2H2O, thành phần hóa học của

khoáng này là:

SiO2 : 46,54%; Al2O3 : 39,4%; H2O : 13,96%

Thành phần hóa học của hầu hết các mỏ cao lanh ít khi vượt qua giới hạn

trên Nếu mỏ cao lanh nào chứa chủ yếu là khoáng Caolinit thì chất lượng

gốm sứ rất tốt (do chứa ít tạp chất gây màu, hàm lượng oxyt sắt Fe2O3 <1%)

Thông thường ngoài các khoáng sét thì cao lanh và đất sét còn chứa một lượng trường thạch (do đá chưa phong hóa hoàn toàn) Khoáng vật tính

theo Caolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O) và ký hiệu là (T) quy ra [%] Thạch anh

(SiO2) ký hiệu là (Q) [%] Trường thạch Kali ký hiệu là F [%]

T + Q + F = 100 [%]

Nhóm montrorilonit có công thức là Al2O3.4SiO2.H2On + nH2O Khoáng

montrorilonit là một trong những khoáng có độ dẻo rất cao, trong gốm sứ

khoáng này có tên là bentonit Đối với gốm mịn khi phối liệu có độ dẻo kém,

người ta thường thêm một lượng nhỏ Bentonit (1 ÷ 5 %) để tăng độ dẻo

Trong công nghiệp nếu sử dụng Bentonit làm nguyên liệu thì cần quan

tâm đúng mức đến khâu ủ phối liệu cũng như khâu sấy (vì Bentonit có độ

trương nở lớn trong nước)

c Nhóm khoáng chứa Alkali (khoáng sét chứa mica):

Mica ngậm nước là những khoáng chính có mặt trong nhiều loại đất sét, trong đất sét dễ chảy, khoáng này chiếm tới 60 % Các dạng mica ngậm nước thường gặp là: - Muscovit : K2O3.Al2O3.6SiO2.2H2O

- Biotit : K2O.4MgO.Al2O3.6SiO2.2H2O

đó cũng có nghĩa là nguyên liệu hay phối liệu có độ dẻo cao, và như vậy cường độ mộc cũng sẽ cao Cường độ mộc có liên quan đến hiện tượng nứt,

vỡ khi sấy, vận chuyển, sửa chữa và tráng men Cường độ mộc khi sấy khô là

độ bền chống uốn ở trạng thái đó Cường độ mộc của cao lanh thấp (5÷10 bar); đất sét có cường độ mộc cao hơn cao lanh (60 lần)

1.2.3 Sự biến đổi của đất sét và cao lanh khi nung:

Sản phẩm gốm sứ cần phải đạt được một số tính chất kỹ thuật nhất định như độ bền cơ học, bền nhiệt, bền hóa, bền điện… Các loại sản phẩm khác nhau, tùy theo phạm vi sử dụng lại đòi hỏi phải ưu tiên một số tính chất đặc biệt cao, các tính chất trên của sản phẩm chỉ đạt được các trị số mong muốn sau khi đã nung Điều kiện nung có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất của sản phẩm

Mặc dầu thành phần khoáng vật của đất sét và cao lanh là phức tạp, song thành phần chính trong chúng vẫn là caolinit Lúc bị nung nóng , các khoáng sét nói riêng và phối liệu nói chung sẽ xảy ra các quá trình lý hóa phức tạp Các quá trình này thường xảy ra kế tiếp nhau hoặc xảy ra đồng thời và có tác dụng tương hỗ nhau

Tổng quát có thể xảy ra các hiện tượng chính dưới đây:

- Biến đổi thể tích kèm theo mất nước lý học

- Biến đổi thành phần khoáng bao gồm nước hóa học, biến đổi cấu trúc tinh thể (kể cả biến đổi thù hình)

- Các cấu tử phản ứng với nhau để tạo pha mới

- Hiện tượng kết khối: là quá trình sít đặc và rắn chắc lại của các phần

tử khoáng vật (sản phẩm) dạng bột rời dưới tác động của nhiệt độ hay áp suất, hoặc tác động đồng thời của hai yếu tố đó

1.2.4 Nguyên liệu gầy:

1 Trường thạch và các hợp chất của nó:

Trong tổng số khoáng vật kiến tạo thành vỏ trái đất (dày 65 km) có tới 30% các khoáng vật thuộc lớp silicat Thành phần chủ yếu trong khoáng silicat là trường thạch, trong trường thạch thì macma trường thạch chiếm tới 60%

Về mặt kiến trúc tinh thể, trường thạch là các loại silicat dạng khung tứ diện (SiAlO4) xếp theo phương không gian liên tục; tỷ số (Si+Al)/O trong gốc anion luôn bằng 1:2 và Si : Al = (3 : 1) ÷ (1 : 1) Bao gồm SiAlO8 [SiAl-210] hay [Si3Al3O10]-2 Ngoài ra còn có các anion khác như [Cl]-3, [OH]-1, [SO4]-2

Về mặt hóa học, trường thạch là những alumosilica K, Na, Ca tức K[SiAl3O8] hay Na[SiAl3O8]; K+ có thể thay thế bằng Ba+2, Sr+2 nhưng rất hiếm

2 Thạch anh (quắc):

Nguyên tố Silisium (Si) chiếm 25% khối lượng của vỏ trái đất nên hợp chất của nó là SiO2 cũng rất phổ biến trong thiên nhiên, thạch anh tồn tại dưới 2 dạng chính:

- Dạng tinh thể bao gồm cát, thạch anh, quaczit và sa thạch

- Dạng vô định hình bao gồm đá cuội (Fling) (chính là axit silicic sạch), tương đối xốp, loại này có độ cứng cao, độ bào mòn nhỏ và bề mặt ngoài nhẵn thường dùng làm bi để nghiền nguyên liệu

- Dạng khác chứa SiO2 vô định hình và diatonit Nó là tập hợp các gel SiO2 viên mịn và xốp Loại này dùng để sản xuất gốm xốp làm vật liệu lọc hay vật liệu cách nhiệt

Yêu cầu chung của thạch anh dùng trong công nghiệp gốm sứ là hàm lượng SiO2 càng cao càng tốt và lượng oxyt gây màu càng ít càng tốt

1.3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GỐM SỨ: [8]

* Công nghệ sản xuất gốm sứ bao gồm các công đoạn:

a Gia công và chuẩn bị phối liệu

b Tạo hình

c Sấy sản phẩm

d Tráng men sản phẩm

e Nung sản phẩm trong lò

Trong công nghệ gốm sứ, gia công và chuẩn bị phối liệu giữ một vai trò rất quan trọng vì nó tạo điều kiện cải thiện nhiều tính chất của nguyên phối liệu cũng như của chất lượng sản phẩm nung

Quá trình gia công và chuẩn bị phối liệu bao gồm: làm giàu và tuyển chọn nguyên liệu, gia công thô các loại nguyên liệu, gia công tinh (nghiền mịn) nguyên liệu và phối liệu, chuẩn bị phối liệu theo yêu cầu từng loại sản phẩm phù hợp với các phương pháp tạo hình khác nhau

Phối liệu gốm sứ được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột mịn, do yêu cầu

về tính chất và phạm vi sử dụng, mỗi loại sản phẩm đòi hỏi một mức độ nghiền nguyên liệu nhất định

Độ mịn càng cao thì bề mặt riêng của phối liệu càng lớn Khi nung, các phản ứng giữa các hạt xảy ra dễ dàng hơn Khả năng phản ứng giữa các hạt vật chất có độ mịn cao tiến hành thuận lợi vì tổng diện tích tiếp xúc lớn

Kỹ thuật nghiền được chia thành 3 loại: Nghiền thô, nghiền trung bình và nghiền mịn

Về phương thức nghiền có thể tiến hành nghiền riêng hay nghiền chung,

về phương pháp nghiền có thể nghiền ướt hay nghiền khô, nghiền gián đoạn hay nghiền liên tục Công nghệ gốm thô phần lớn là nghiền thô và nghiền trung bình Sản xuất gốm mịn thì cần cả hai loại trên, song chủ yếu là nghiền mịn Thực tế, giữa gia công và chuẩn bị phối liệu không tồn tại một ranh giới

rõ ràng, nghiền là một mắt xích trong công đoạn chuẩn bị phối liệu Cơ sở để lựa chọn loại nghiền và phương thức nghiền, thiết bị nghiền, chế độ nghiền phải dựa trên các đặc tính của nguyên liệu, loại sản phẩm và tính chất mong muốn của sản phẩm

a Nghiền thô và nghiền trung bình: là nghiền nguyên liệu ở dạng cục

lớn đến độ hạt nhỏ hơn 1mm để đưa vào máy nghiền mịn

b Nghiền mịn: yêu cầu của nghiền mịn là kích thước hạt liệu sau khi

nghiền phải ≤ 63 [µm] (tức qua mắt sàng 10.000 lỗ/cm2) trong đó cỡ hạt từ 1÷20 [µm] phải chiếm đa số

Nguyên liệu nạp vào máy nghiền mịn thường có độ hạt 1[mm] Công nghiệp gốm sứ phổ biến là dùng máy nghiền bi và nghiền phớt

Yêu cầu cơ bản của việc chuẩn bị phối liệu là:

- Đạt độ chính xác cao nhất về thành phần hóa học và tỉ lệ các loại cỡ hạt, thành phần phối liệu và các tính chất kỹ thuật của nó ở các khâu khác nhau trong dây chuyền công nghệ đảm bảo đúng tính chất cần mong muốn của các loại sản phẩm sau khi nung

- Đạt được độ đồng nhất cao về thành phần hóa học, thành phần độ hạt; lượng nước tạo hình, chất điện giải hay các loại phụ gia khác…

Muốn đạt được các yêu cầu trên cần hiểu biết kỹ về các đặc tính của các loại nguyên liệu (bao gồm cả các đặc tính kỹ thuật của máy móc, thiết bị) Căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng của loại sản phẩm, ta tiến hành:

- Tính phối liệu nguyên liệu

- Lựa chọn dây chuyền và công nghệ tối ưu

3 Kiểm tra kỹ thuật phối liệu:

Phối liệu được chuẩn bị xong, trước khi đem đi tạo hình phải kiểm tra kỹ thuật Nếu phối liệu không đúng yêu cầu, nhất thiết phải xử lý lại; tuyệt đối không đem phối liệu không đạt các tính năng kỹ thuật đưa sang khâu tạo hình

Nội dung kiểm tra bao gồm:

- Kiểm tra độ chính xác và tính đồng nhất về thành phần hóa học, về thành phần độ hạt và độ ẩm

- Kiểm tra màu sắc đất mộc sau khi nung

- Kiểm tra một số tính chất kỹ thuật của phối liệu ở nhiệt độ thường: độ dẻo, cường độ mộc, độ co sấy…

- Kiểm tra các tính chất của phối liệu ở nhiệt độ cao (chủ yếu là ở nhiệt

độ nung)

1.3.2 Tạo hình:

Sản phẩm gốm sứ muôn hình muôn vẻ về hình dáng và kích thước Hình dáng và kích thước của gốm xây dựng được quyết định bởi chức năng của nó trong từng công trình, do điều kiện và khả năng thi công và do đặc tính kỹ thuật của nguyên phối liệu quyết định

Mục đích của khâu tạo hình là thỏa mãn các chỉ tiêu về kích thước, hình dạng hình học, độ đồng nhất của bán thành phẩm và của sản phẩm

Muốn đạt được điều đó cần hiểu biết đầy đủ về lý thuyết tạo hình, đồng thời cần nghiên cứu, chế tạo được các loại máy tạo hình chuyên dùng thích hợp cho mỗi loại sản phẩm Tạo hình gồm có các kiểu sau:

1 Đổ rót sản phẩm rỗng (hồ thừa)

2 Đổ rót sản phẩm đặc (rót đầy)

3 Xoay trên máy (loại đầu nén)

4 Xoay trên máy (loại dao bản) (kể cả vuốt, gắn ráp bằng tay)

7 Nện dập thủ công

1.3.3 Sấy:

Quá trình sấy gồm 3 giai đoạn:

1 Giai đoạn I: Đốt nóng sản phẩm, (lúc này giữ độ ẩm của không khí

nóng khoảng 80 đến 90 %) Thời gian tăng nhiệt độ của không khí từ 20 [oC] đến 50 [oC] trong khoảng 10 [h]

giảm độ ẩm của không khí sấy từ 85% xuống 75% và giữ không đổi cho đến cuối giai đoạn II Ở giai đoạn này nhiệt độ bầu ẩm giữ khoảng 45 [oC], nhiệt

độ của sản phẩm khoảng 43 [oC] Thời gian của giai đoạn này kéo dài khoảng

50 [h]

3 Giai đoạn III: Sấy kết thúc Độ ẩm của môi chất sấy (không khí)

điều chỉnh để giảm từ 75% xuống 20% sau 5 [h] tiếp theo Sau đó từ giờ thứ

65 đến giờ thứ 90 độ ẩm của không khí giảm từ 20% đến 10% Nhiệt độ của phòng sấy tăng từ 50 [oC] lên 76 [oC] với tốc độ tăng 5 [oC/h] và giữ nguyên ở nhiệt độ đó cho đến lúc kết thúc Nhiệt độ của sản phẩm lúc này đạt 70 [oC], nhiệt độ của bầu ẩm giảm từ 45 [oC] xuống 40 [oC]

1.3.4 Tráng men sản phẩm:

Men là một lớp thủy tinh có chiều dày 0,15 ÷ 0,4 [mm] phủ lên bề mặt xương gốm sứ Lớp thủy tinh này hình thành trong quá trình nung và có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm trở thành sít đặc, nhẵn, bóng Nhờ vậy, men

có ảnh hưởng rõ rệt đến việc tăng độ bền hóa, bền cơ và bền điện của sản phẩm, đồng thời nó còn có ý nghĩa lớn đối với việc trang trí sản phẩm

Bản chất men là một lớp thủy tinh nên các thông số đặc trưng của men cũng tương tự như thủy tinh:

1 Độ nhớt: Độ nhớt của men thay đổi dần theo nhiệt độ, nhiệt đô tăng,

độ nhớt giảm và ngược lại

2 Sức căng bề mặt: sức căng bề mặt tác dụng lên ranh giới của pha

lỏng theo chiều hướng thu nhỏ mặt pha lỏng

3 Sự giãn nở của men: Sự giãn nở của men được biểu thị bằng sự giãn

nở của vật khi nâng thêm một độ, gọi là hệ số giãn nở Quá trình giãn nở nhiệt của men cũng tương tự như thủy tinh, khi làm nguội men xuống dưới điểm chuyển hóa thì men sẽ đóng rắn Hệ số giãn nở của men phải tương đương với xương sứ

4 Lớp trung gian giữa xương và men, vai trò và sự tạo thành lớp này:

tất cả các loại men trong quá trình nung đều có gắn ít hoặc nhiều tới xương sản phẩm W.Steger cho rằng khi nung, men cần phải tạo ra giữa xương và men một lớp trung gian hay là lớp quá độ Lớp này trong một chừng mực nào

đó góp phần điều hòa ứng lực xuất hiện giữa xương và men, và có tác dụng giảm bớt ứng lực Lớp trung gian này càng dày thì xương và men càng phù hợp với nhau Sự hình thành lớp trung gian phụ thuộc vào thành phần xương

và men, nhiệt độ nung sản phẩm

5 Độ cứng của men: độ cứng của men được xác định thông qua độ

bền chống lại đường vạch (vết xước), độ lún

6 Tính chất cách điện của men: Nhiệm vụ của men là phải đảm bảo

tính cách điện tốt và chống được hiện tượng bong men, nứt men khi các chi tiết sứ cách điện làm việc

trường (ẩm CO2) cũng như của axit và kiềm loãng

1.3.5 Nung sản phẩm:

Nung là khâu quan trọng trong kỹ thuật sản xuất gốm sứ vì nó ảnh hưởng quyết định đến chất lượng và giá thành sản phẩm

Để sản phẩm nung đạt chất lượng cao phải làm chủ được kỹ thuật nung, nghĩa là hiểu cặn kẽ cơ sở lý thuyết quá trình nung để xây dựng được chế độ nung tối ưu cho từng loại sản phẩm

* Cơ sở lý thuyết của quá trình nung:

Quá trình nung là quá trình không thuận nghịch và hầu như không đạt được sự cân bằng pha, (không thực hiện đến cùng) nên sản phẩm gốm sứ chỉ nung đến kết khối

* Hiện tượng kết khối:

Kết khối là quá trình giảm bề mặt (bên trong và bên ngoài hay ở chỗ tiếp xúc với nhau) của các phần tử vật chất do xuất hiện hay phát triển mối liên kết giữa các hạt, do sự biến mất của các lỗ xốp trong vật liệu để hình thành một khối với thể tích bé nhất Quá trình giảm bề mặt ngoài xảy ra đồng thời với sự xuất hiện hay tăng cường cầu nối giữa các hạt vật thể dưới tác dụng của áp suất hay nhiệt độ

1.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nung và chất lượng sản phẩm:

*Thành phần hóa học: Trong quá trình nung, trong sản phẩm sẽ xảy ra

các phản ứng hóa học phức tạp giữa các oxyt bazơ và oxyt axit

*Kích thước và thành phần hạt trong sản phẩm

*Mật độ của bán thành phẩm

thời gian lưu là yếu tố rất cơ bản, có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng sản

hóa học Trong thực tế người ta thường xác định nhiệt độ nung bằng thực nghiệm khi nghiên cứu nung thô các mẫu nhỏ

* Tốc độ nâng và giảm nhiệt độ : Nói chung sản phẩm lớn có thành

dầy, hình dạng phức tạp thì phải nâng nhiệt độ từ từ, loại sản phẩm bé, thành mỏng, hình dạng đơn giản thì cho phép nâng nhiệt độ nhanh

* Môi trường khí

*Tác dụng của chất phụ gia: Chất phụ gia cải thiện được phần nào chất

lượng sản phẩm theo ý muốn

1.3.7 Kỹ thuật nung:

* Xếp vật nung trên xe goòng:

Đối với những vật nung cần có bao nung thì phải chọn đúng loại bao nung cho vật nung, xếp vật nung vào bao và đặt các bao nung trên xe goòng đúng kỹ thuật

Đối với những vật nung được xếp trực tiếp trên xe goòng phải đảm bảo

sự vững chắc của vật nung, thông gió tốt, đảm bảo nhiệt độ phân bố đều và áp suất trong lò theo ý muốn

* Thành lập được chế độ nung hợp lý để tiến hành điều khiển quá trình nung theo chế độ nhiệt độ cho trước, xác định đúng tốc độ nâng nhiệt độ, việc phân chia giai đoạn và định môi trường cho các giai đoạn đó, quy định tốc độ làm nguội cho các khoảng nhiệt độ lúc làm nguội Phần này căn cứ vào lý thuyết, vào tính chất kỹ thuật của nguyên liệu, vào cấu trúc của lò nung

cụ thể

* Qua việc trình bày cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất gốm sứ, ta có

sơ đồ minh họa toàn bộ công nghệ tạo hình và nung gốm sứ: (xem hình I-1)

Hình I-1: Sơ đồ công nghệ sản xuất hàng gốm sứ [7]

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

2.1 CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

2.1.1 Nhiên liệu: Gas hóa lỏng

2.1.2 Thành phần của gas hóa lỏng:

THÀNH PHẦN CỦA GAS HÓA LỎNG

Các chất trong gas lỏng CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 ∑

2.1.3 Nhiệt độ nung trước nhiên liệu:

Không nung trước nhiên liệu ( tgas = 27 [oC] )

2.1.4 Nhiệt độ nung trước không khí:

Không nung trước không khí ( tkk = 27 [oC] )

2.1.5 Loại lò: Lò buồng có đáy di động để nung gốm sứ

2.2 TÍNH TOÁN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU:

Qt = 359,6.CH4 + 636.C2H6 + 913.C3H8 + 1185.C4H10 + 1465.C5H12 [1]

Qt = 359,6.0 + 636.0,30 + 913.52,92 + 1185.44,82 + 1465.1,96

Qt = 104489,86

a) Tính khối lượng riêng của gas (ở thể khí):

Qt = 104489,86 [kJ/m3tc]

4 , 22 100

4 8

3 6

2

4 CH C H C H C H C H C H C H C H C H CH

96 , 1 72 82 , 44 58 92 , 52 44 3 , 0 30 0

] / [

3 3

tc gas

o

tc t

m kg

m kJ Q

Qt [kJ/kg] =

267 , 2

86 , 104489

2.2.2 Chọn hệ số tiêu hao không khí:

Khi đốt gas, sự hỗn hợp không khí và gas tốt hơn nhiều so với nhiên liệu lỏng Khi chọn hệ số tiêu hao không khí ta phải dự đoán trước thiết bị đốt sẽ được dùng là loại nào Ta chọn mỏ đốt tự hút và lò là lò buồng đáy di động,

do đó chọn n = 1,1 [1]

2.2.3 Tính toán sự cháy của nhiên liệu:

Tính toán sự cháy của nhiên liệu được thực hiện theo phương pháp lập bảng Trong bảng này, tính cho 100 [m3tc] nhiên liệu và sau đó quy đổi

về 1 [m3tc]

Các kết quả tính được trình bày trong bảng II-1

2.2.4 Lập bảng cân bằng khối lượng:

Để kiểm tra độ chính xác về tính toán của các số liệu trong bảng II-1 ta lập bảng cân bằng khối lượng:



gas o

=

BẢNG II-2 Bảng cân bằng khối lượng:

4 , 22

0 16

4 , 22

44 , 348 44

684,43

2 C2H6 =

4 , 22

30 , 0 30

4 , 22

56 , 448 18

360,45

3 C3H8 =

4 , 22

92 , 52 44

4 22

27 57 32

81,8

4 C4H10 =

4 , 22

82 , 44 58

4 22

72 , 2367 28

2962,15 Gas

5 C5H12 =

4 , 22

96 , 1 72

6,3

1 O2 =

4 , 22

926 , 629 32

899,89 Không

Khí

2 N2 =

4 22

72 , 2367 28

2962,15

100 83 , 4088

74 , 4088 83

, 4088 100



trong bảng II-2 là tin cậy

% = 0,0022%

27 , 1 24 , 32 100

83 , 4088

100

Vn

B Vn

SPC o



Trong đó:

Vn = 32,24 [m3tc/ m3tc]; B 4088 , 83 [kg] ( xem bảng II-1; và II-2)

2.2.6 Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu:

1 Nhiệt độ cháy lý thuyết:

Nhiệt độ cháy lý thuyết là nhiệt độ của sản phẩm cháy có được khi ta coi tất cả lượng nhiệt sinh ra khi cháy nhiên liệu được tập trung để nâng nhiệt cho sản phẩm cháy ( không có tổn thất nhiệt)

tlt =

1 2

1

i i

i i







.(t2 – t1) + t1 [oC] [1] Trong đó:

i1, i2 : Entanpi của sản phẩm cháy ứng với nhiệt độ t1, t2 [kJ/m3tc]

i∑ : Entanpi của sản phẩm cháy ứng với nhiệt độ tlt [kJ/m3tc]

Với: i∑ =

n

n kk n nl n

t

V

f L i V

i V



 [1]

Vì : Không nung trước nhiên liệu nên: inl ≈ 0

Không nung trước không khí nên: ikk ≈ 0

Vậy: i∑ =

n

t V

Q

=

24 , 32

86 , 104489

Ta chọn t1 = 1900 [oC] và t2 = 2000 [oC]

Để tính nhiệt hàm của sản phẩm cháy ứng với t1 = 1900 [oC] và t2 = 2000 [oC]

ta phải tìm nhiệt hàm của các khí thành phần ứng với hai nhiệt độ này

Theo bảng 16 [1] ta có nhiệt hàm của các khí thành phần ứng với t1 và t2 là:

BẢNG II-3: Entalpi của các khí thành phần

1

i i

i i

tlt =

74 , 3126 92

, 3310

74 , 3126 3241





.(2000 - 1900) + 1900

tlt = 1962 [oC]

2 Nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu:

Trong thực tế, lượng nhiệt tỏa ra khi đốt gas một phần được tích trong sản phẩm cháy có nhiệt độ cao, và một phần mất mát qua các dạng tổn thất của lò Vì vậy nhiệt độ thực tế của ngọn lửa sẽ nhỏ hơn so với nhiệt độ cháy

2.2.7 Các kết quả tính toán

Các kết quả tính toán được trình bày ở bảng II-4

BẢNG II-4: Các kết quả tính toán

CHƯƠNG III

CẤU TRÚC CỦA LÒ VÀ TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT

3.1 LỰA CHỌN CẤU TRÚC LÒ VÀ TÍNH CÁC KÍCH THƯỚC

Lò buồng đáy tĩnh và đáy di động thường làm việc ở chế độ nung không

ổn định (nung theo mẻ) và năng suất không lớn Lò buồng đáy di động có ưu điểm hơn lò buồng đáy tĩnh là: việc chất và dỡ vật liệu thuận lợi hơn Đối với

lò buồng đáy di động, chúng ta chất liệu lên xe, sau đó đưa xe vào lò Sau khi làm nguội (đến một nhiệt độ nào đó mà không gây rạn nứt sản phẩm khi tiếp xúc với không khí bên ngoài) ta mở cửa lò, kéo xe ra khỏi lò để dỡ liệu Việc chất, dỡ liệu ở ngoài lò sẽ dễ dàng hơn, nhanh chóng giải phóng đáy lò để đưa

xe liệu khác vào lò, như vậy ta đã tận dụng được thời gian sử dụng lò

Lò buồng đáy tĩnh có nhược điểm là khó xếp liệu, khi xếp liệu ta phải vào trong không gian lò để chất liệu Sau khi nung xong, khi dỡ liệu ta phải chờ nhiệt độ của lò nguội tới nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ cho phép

vì ở nhiệt độ thấp thì người công nhân mới có thể vào trong lò được Thời

gian tận dụng lò để nung đối với lò buồng đáy tĩnh là không cao, tổn hao nhiệt lớn vì phải chi phí nhiệt do tường lò tích nhiệt giữa các mẻ nung

Từ cơ sở phân tích trên và xét thấy năng suất thiết kế của lò không lớn nên ta lựa chọn lò buồng đáy di động (lò buồng có xe xếp liệu)

3.1.2 Tính các kích thước cơ bản của lò:

3.1.2.1 Tính các kích thước cơ bản của xe goòng :

a) Tính kích thước của xe goòng:

Theo yêu cầu thiết kế : năng suất lò phải đạt P = 400 [kg/mẻ nung]

Các sản phẩm được nung trong lò có kích thước hình dáng đa dạng: lọ hoa, bình bông, các bức tượng loại nhỏ như tượng Phúc – Lộc – Thọ… Các con giống mĩ nghệ như voi, hổ, ngựa, thỏ… Tuy sản phẩm được nung rất đa dạng, nhưng mỗi mẻ nung người ta chỉ nung các loại sản phẩm giống nhau về hình dáng, kích thước và giống nhau cả về vật liệu của sản phẩm (vì mỗi loại vật liệu đều có một chế độ nung riêng, giản đồ nung riêng phù hợp với thành phần hóa học, phù hợp với loại men phủ, kích thước vật nung)

Khi thiết kế lò, ta thiết kế với các sản phẩm thường xuyên được nung (tức là thiết kế với mặt hàng chính của công ty) Ở đây, sản phẩm chính là các bình bông có các kích thước khác nhau Ta tính kích thước của xe goòng ứng với sản phẩm chính của công ty (xem hình III-1)

Bình bông chính có kích thước:

hmax = 450 [mm]

dmax = 200 [mm]

 = 5 [mm]

Với năng suất: P = 400 [kg/mẻ nung] ta sẽ tính được năng suất của mỗi

mẻ nung tính theo số bình bông:

g: Khối lượng trung bình của một bình bông (g = 4 kg/1bình)

Dự kiến mỗi xe goòng có 3 tầng để xếp bình bông Vậy số bình bông

Theo quan điểm trao đổi nhiệt, để nhiệt độ không gian lò được đồng đều thì chiều ngang của lò không được quá lớn

Theo chiều dọc của lò ta dự kiến bố trí 3 hàng dọc, nghĩa là theo chiều ngang của lò sẽ có 3 bình bông Cách bố trí bình bông được trình bày ở hình III-2 Từ đó ta tính được kích thước chiều ngang và chiều dọc của xe

*) Kích thước chiều ngang của xe (kích thước hữu ích):

Kích thước chiều ngang của xe goòng xếp liệu chính bằng số bình bông xếp theo chiều ngang nhân với khoảng cách giữa các bình bông ( 3) và tính tới khoảng cách giữa bình bông và mép xe

Bhữu ích = Nngang.dmax + 2. 2 + (Nngang – 1)  3 (xem hình III-2) Trong đó:

Nngang : Số bình bông xếp theo chiều ngang

dmax : Đường kính lớn nhất của bình bông

 2 : Khoảng cách giữa bình bông và mép xe

 3 : Khoảng cách giữa 2 bình bông

Bhữu ích = 3.200 + 2.90 + (3-1).40

Bhữu ích = 860 [mm]

 dọc1 = 5 [mm] Khoảng cách giữa bình bông và mép xe

 dọc2 = 10 [mm] Khoảng cách giữa 2 bình bông trên cùng 1 tấm kê

Chiều ngang xe : B = 1035 [mm]

B =1035 [mm] là kích thước mặt trên xe, đã tính đến phần nhô ra để đảm bảo độ kín khít của lò, không cho khí lò lọt xuống gầm xe

Chiều dài xe : L = 2760 [mm] (xem hình III-4)

*) Chiều cao của xe:

Chiều cao của xe bao gồm chiều dày lớp chịu nóng, chiều dày lớp cách nhiệt, vỏ thép, khung chịu lực dưới đáy xe, chiều cao bánh xe goòng Vì lò làm việc theo chế độ không ổn định (theo mẻ nung) nên để giảm lượng nhiệt tích cho xe, ta chọn:

Lớp vật liệu chịu nóng là Samốt A có chiều dày:  sm = 260 [mm],

Hình III-3: Chiều của cao xe goòng

3.1.2.2 Tính các kích thước cơ bản của nội hình lò:

a) Chiều ngang nội hình lò

Chiều ngang nội hình lò là chiều ngang của xe cộng với khoảng cách để

bố trí mỏ đốt và không gian dành cho ngọn lửa (xem hình III-7.a)

b) Chiều dài nội hình lò:

Chiều dài nội hình lò là chiều dài của xe goòng cộng với khoảng cách giữa xe với cửa lò (xem hình III-8.a)

Lnội hình = Lxe goòng + c = 2760 + 50 = 2810 [mm]

c) Chiều cao nội hình lò:

Chiều cao nội hình lò là khoảng cách tính từ mặt trên của xe goòng đến điểm cao nhất của vòm lò (xem hình III-7.b)

Để đảm bảo độ bền cơ, nhiệt, đối với lò nung gốm ta chọn gạch chân vòm là gạch đinat ký hiệu H79

Như trên đã tính tổng số bình bông là 100, dự kiến cách xếp là 3 tầng (xem hình III-7.a, III-7.b)

Hnội hình = n.hmax +  1 + (n – 1). 2 + n. 3 +  4 + h2

Trong đó:

n : Số tầng xếp bình bông; n = 3 [tầng]

hmax : Chiều cao lớn nhất của bình bông; hmax = 450 [mm]

 1 : Chiều cao của viên gạch đỡ đặt ở mặt trên của xe goòng;

 1 = 50 [mm]

 2 : Khoảng cách gữa miệng bình bông và tấm kê;  2 = 10 [mm]

 3 : Chiều dày của tấm kê;  3 = 10 [mm]

 4 : Khoảng cách an toàn (xem hình III-7b)

a = 230 ; d = 65

b = 150 ; e = 15

c = 275 ; f = 300

 = 60o

Vòm lò có góc ở tâm:  = 60o (xem hình III-7.a)

h2 =1430 -

3 1

1430 5 , 0

= 192 [mm]

Chọn  4 = 33, ta có:

Hnội hình = 3.450 + 50 + 2.10 + 3.10 + 33 + 192

Hnội hình = 1675 [mm]

BẢNG III-1: Kính thước nội hình lò:

3.1.2.3 Các kích thước cơ bản của ngoại hình lò:

Kích thước của ngoại hình lò bằng kích thước của nội hình lò cộng với chiều dày của lớp chịu nóng, lớp cách nhiệt và vỏ lò

BẢNG III-2: Vật liệu và chiều dày của các lớp thể xây lò:

Chiều dày chung [mm]

Lớp ngoài cùng của lò là lớp vỏ thép có  t = 5 [mm]

b Chiều rộng ngoại hình lò: (Bng)

Bng = Bnội hình + 2.(  n +  cn + t)

Bng = 1430 + 2 (230 + 115 + 5)

c Chiều dài ngoại hình lò (Lng)

Lng = Lnội hình + cửa + đuôi

BẢNG III-3: Kích thước ngoại hình lò

3.2.1 Các giai đoạn nung và giản đồ nung:

Quá trình nung gốm được chia làm 3 giai đoạn: (xem trên hình III-9) [5]

- Giai đoạn 1: Từ 27oC đến 900oC được gọi là giai đoạn nung trong môi trường ôxy hóa

- Giai đoạn 2: Từ 900oC đến 920oC được gọi là giai đoạn giữ nhiệt

- Giai đoạn 3: Từ 920oC đến 1300oC được gọi là giai đoạn nung trong môi trường hoàn nguyên (dư CO) nhằm khử màu nâu của Fe3+ sang dạng Fe2+

3.2.2 Tính cân bằng nhiệt cho giai đoạn nung trong môi trường oxy hóa:

Khi trong lò nung là môi trường ôxy hóa, giai đoạn 1 = 5 [h] (số liệu thực tế)

Nhiệt độ vật nung được nâng lên từ 27 [oC] đến 900 [oC]

3.2.2.1 Các khoản thu nhiệt lượng:

a) Nhiệt lượng thu được do đốt cháy gas

Khi gas cháy sẽ tỏa ra một lượng nhiệt được xác định theo công thức:

Trong đó :

0,28: Hệ số chuyển đổi đơn vị từ kJ/h sang W

B1 : Lượng tiêu hao gas lỏng của giai đoạn 1 [m3tc/h]

Qt : Nhiệt trị thấp của gas;

Qt = 104489,86 [kJ/m3tc] (tính ở chương II)

Vậy :

Qc = 0,28.104489,86.B1

b) Nhiệt lượng vật lý do không khí và gas đưa vào lò: Qvl [W]

Do không nung trước không khí và không nung trước gas nên Qvl bé, ta

bỏ qua

Vậy Qthu = Qc = 29257,16.B1 [W]

3.2.2.2 Các khoản chi nhiệt lượng:

1 Nhiệt lượng dùng để nung gốm sứ:

Để nung gốm sứ tới nhiệt độ yêu cầu ta cần một lượng nhiệt:

1 1

) (



đ

i P

Nhưng để tận dụng các khoảng trống và nhằm nâng cao năng suất lò ta đặt vào các khoảng trống đó các sản phẩm gốm nhỏ như các con giống… Khi

đó năng suất thực của lò là:

P∑ = P + 30%P = 400 + 0,3.400 = 520 [kg/mẻ nung]

iđ, ic: Entalpi của gốm trước và sau khi nung ở giai đoạn 1

1 : Thời gian nung gốm sứ trong giai đoạn 1

51 , 23 6 , 948 ( 520

1





2 Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn hóa học:

Do cháy không hoàn toàn hóa học nên tạo ra một lượng khí CO và H2 Các khí này là chất cháy, vì vậy mà khi thoát khỏi lò gây ra lượng nhiệt tổn thất:

Trong đó:

p: Tỷ lệ khí CO và H2 có trong sản phẩm cháy, giá trị này phụ thuộc vào thiết bị đốt Lò dùng mỏ đốt tự hút là thiết bị đốt có ống hỗn hợp trước khi đốt nên khả năng hỗn hợp giữa gas và không khí tốt nên tổn thất do cháy không hoàn toàn hóa học bé, Q2 ≈ 0 nên bỏ qua

3 Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn cơ học:

Q1 = 26724,82 [W]

Q3 = 0,28.k.B1.Qt [W] [1] Trong đó:

k : hệ số mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học; với nhiên liệu gas, k=0,001

 Q3 = 0,28.0,001.104489,86.B1

4 Lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua các thể xây của lò:

a) Tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua tường lò: Qtường [W]

Trong quá trình nung gốm, lò làm việc theo chu kỳ (làm việc theo từng

mẻ nung) nên tường lò, nóc lò và đáy xe trên đó xếp liệu đều ở chế độ không

ổn định Vì vậy khi tính nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò ta không thể

áp dụng các công thức truyền thống:

R

t Q

∑Ri : Tổng nhiệt trở của các lớp tường lò và vỏ lò

F : Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt

Ta tính lượng nhiệt tổn thất do dẫn nhiệt qua tường lò ở chế độ không ổn định theo công thức:

Qtường =.t w t kk.F [W] [3] Trong đó:

tw : Nhiệt độ trung bình của vỏ lò trong giai đoạn nung 1 Trong quá trình nung, tường lò ở chế độ nhiệt không ổn định nên nhiệt độ của vỏ thép sẽ tăng dần lên Nhiệt độ trung bình của vỏ lò trong giai đoạn nung chọn theo giá trị thực tế của những lò đã làm việc tw = 50 [oC]

tkk : Nhiệt độ của không khí xung quanh lò; tkk = 27 [oC]

Q3 = 29,26.B1 [W]

∑ : hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng từ bề mặt ngoài tường lò tới môi trường xung quanh [W/m2 oC]

đl : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

bx : Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ

∑ = 7,0 + 0,043.tw [W/m2 oC] (khi lò có vỏ thép) [4] ∑ = 7,0 + 0,043.50 = 9,15 [W/m2 oC]

∑F : Tổng diện tích mặt ngoài tường lò [m2]

∑F = 2.F1 + F2 + F3 + F4

Trong đó:

F1 : Diện tích mặt ngoài của một tường bên

F2 : Diện tích mặt ngoài của nóc lò

F3 : Diện tích mặt ngoài của cửa lò

F4 : Diện tích mặt ngoài của tường phía đuôi lò

Vậy : Qtường = Q4 = ∑.(tw – tkk).∑F

Q4 = 9,15.(50 - 27).35,81 = 7536,2 [W]

5 Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua cửa lò lúc mở cửa:

Lò buồng nung gốm làm việc theo chế độ gián đoạn, cửa lò luôn luôn đóng khi lò làm việc nên không có tổn thất nhiệt do bức xạ qua cửa lò Khi làm việc, do đặc điểm của lò nung gốm là không mở cửa lò khi nung nên người ta bố trí các lỗ quan sát để quan sát ngọn lửa trong lò nung; nhưng các

lỗ quan sát có kích thước nhỏ nên lượng nhiệt mất đi không đáng kể, vì vậy người ta bỏ qua lượng nhiệt tổn thất do bức xạ qua lỗ quan sát

6 Lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm cháy qua kênh khói, cống khói ra ống khói:

Sản phẩm cháy qua kênh khói, cống khói và ống khói có nhiệt độ cao, vì vậy gây ra tổn thất nhiệt do khói mang ra khỏi lò

Với: Ck.tk = i : Entalpi của sản phẩm ứng với nhiệt độ khói ra lò [kJ/m3tc] Theo giản đồ hình III.9, nhiệt độ khói tăng từ 200oC đến 1000oC trong suốt giai đoạn 1 vì thế ta có nhiệt độ trung bình của khói ra khỏi lò:

2

1000 200







tb k

2 2

2

2 CO i H O i N i O i

Q4 = 7536,2 [W]

BẢNG III-4: Entalpi của các khí thành phần

Giá trị entalpi (I [kJ/m 3 tc ]) Khí

78 , 1 6 , 851 50 , 73 0 , 805 91 , 13 7 , 964 81 , 10 8 , 1236 [

 i

i tb k

72 , 874

28 , 0

Vt : Thể tích gạch chịu lửa hoặc gạch cách nhiệt [m3]

ρt : Khối lượng riêng của gạch [kg/m3]

Ct : Tỷ nhiệt trung bình của gạch xây

Δtt: Độ biến thiên nhiệt độ trung bình của gạch xây sau thời gian 1

1 : Thời gian nung của thời kỳ nung thứ nhất; 1 = 5 [h]

Ta xét tổn thất nhiệt do tích nhiệt cho từng lớp thể xây của tường, nóc lò a) Tổn thất nhiệt do tích nhiệt cho tường bên của lò:

Vttường = Vtcn tường + Vtdm tường

Vttường : Thể tích lớp tường bên của lò

Vcn tường : Thể tích lớp chịu nóng (cao nhôm) của tường bên

Q5 = 7896,27.B1 [W]

Vtdm tường: Thể tích lớp cách nhiệt (diatomit) của tường bên

 Lớp chịu nóng (cao nhôm)

.

28 , 0



t cn t cntuong t cntuong t

Fdm1: Diện tích bề mặt lớp chịu nóng của một tường bên là:

Fdm1 = (Lnội hình + cn tường).(Hnội hình + cn tường)

1 6

.

28 , 0



 t dmtuong t dm t dm dmtuong

 Tổn thất nhiệt do tích nhiệt cho tường bên của lò là:

Q6 tường

Các kết quả tính được trình bày ở bảng III-5

8 Lượng nhiệt tổn thất do tích nhiệt cho đáy lò, các cột đỡ và giá đỡ:

Lượng nhiệt tổn thất do tích nhiệt cho đáy lò, các cột đỡ và giá đỡ được tính bằng công thức:



 i t i i i

a) Lượng nhiệt tổn thất do tích nhiệt cho đáy lò (xe goòng):

Q6 = 74069,55 [W]