Thiết kế Lò điện nấu thủy tinh trong công nghiệp

Thủy tinh ngày càng đa dạng chức năng và được sử dụng rộng rãi. Thủy tinh một loại vật liệu không thể thiếu trong xây dựng các công trình công nghiệp, dân dụng; sử dụng trong y tế, phòng thí nghiệm, các thiết bị quang học; các đồ dùng dân dụng... Công nghiệp sản xuất thủy tinh ngày nay càng chú trọng về tính thẩm mỹ cao mà sản phẩm của nó được gọi là thủy tinh mỹ nghệ, không chỉ đẹp mà phải làm sao càng có nhiều đặc tính mới, đa công dụng. Vì nhiều nguyên nhân khác nhau nên sản lượng thủy tinh do các cơ sở trong nước sản xuất hằng năm chưa đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi của xã hội. Nhiều chủng loại thủy tinh đòi hỏi chất lượng cao hoặc thủy tinh chuyên dụng chưa được sản xuất ở trong nước, đó chính là thách thức lớn trong ngành sản xuất thủy tinh. Ngành sản xuất thủy tinh là một trong các ngành truyền thống có lịch sử phát triển từ lâu đời tuy nhiên vẫn luôn cần tìm hiểu để ngày càng phát triền và càng hoàn thiện. Nhằm tìm hiểu công nghệ đang đổi mới từng ngày và khắc phục một số nhược trong công nghiệp sản xuất thủy tinh mỹ nghệ. Dưới sự hướng dẫn của giảng viên Th.S Dương Thị Hồng Phấn tôi xin trình bày Đồ án công nghê 2 với đề tài “Thiết kế lò điện sản xuất sản phẩm thủy tinh chất lượng cao năng suất 100 tấn năm”.

Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG :TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan thủy tinh 1.1.1 Định nghĩa thủy tinh 1.1.2 Phân loại thủy tinh 1.2 Tổng quan thủy tinh mỹ nghệ 1.2.1 Khái niệm CHƯƠNG : NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 2.1 Nguyên liệu 2.1.1 Nhóm ngun liệu 2.1.2 Nhóm nguyên liệu phụ CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 10 3.1 Sơ đồ công nghệ 10 3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 11 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN BÀI PHỐI LIỆU 13 4.1.Tính tốn phối liệu: 13 CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 20 5.1 Mục đích 20 5.2 Các thông số ban đầu nhà máy 20 5.3 Lượng nguyên liệu thực tế để sản xuất 20 CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN KẾT CẤU LỊ 24 6.1 Các giai đoạn trình nấu thủy tinh 24 6.1.1 Giai đoạn tạo silicat 24 6.1.2 Giai đoạn tạo thủy tinh 24 6.1.3 Giai đoạn khử bọt 24 6.1.4 Giai đoạn đồng 25 6.1.5 Giai đoạn làm lạnh 25 6.2 Kết cấu lò điện 25 6.2.1 Kết cấu 26 6.2.2 Tính tốn kích thước lị 26 CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT 29 7.1 Khái quát chung 29 7.2 Chế độ nấu lò 29 7.3 Tính cân nhiệt 30 7.3.1 Tính tốn Qbucxa tổn thất nhiệt qua tường, vòm, đáy cửa lò 30 7.3.2 Tính tốn Qcpci nhiệt chi phí có ích 35 7.3.3 Tính tốn Qcpp nhiệt chi phí để nung chi tiết 35 7.3.4 Tính toán Qlng tổn thất làm nguội 36 7.3.5 Tính tốn Qngm tổn thất ngắn mạch 36 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia có nguồn tài nguyên phong phú, nguyên liệu đa dạng cho công nghiệp sản xuất vật liệu silicat Trong sản phẩm ngành công nghệ silicat thủy tinh đóng vai trị quan trọng Với tính chất đặc trưng thủy tinh trở nên thiết yếu sống ngày Thủy tinh ngày đa dạng chức sử dụng rộng rãi Thủy tinh loại vật liệu khơng thể thiếu xây dựng cơng trình cơng nghiệp, dân dụng; sử dụng y tế, phịng thí nghiệm, thiết bị quang học; đồ dùng dân dụng Công nghiệp sản xuất thủy tinh ngày trọng tính thẩm mỹ cao mà sản phẩm gọi thủy tinh mỹ nghệ, khơng đẹp mà phải có nhiều đặc tính mới, đa cơng dụng Vì nhiều ngun nhân khác nên sản lượng thủy tinh sở nước sản xuất năm chưa đáp ứng nhu cầu đòi hỏi xã hội Nhiều chủng loại thủy tinh đòi hỏi chất lượng cao thủy tinh chuyên dụng chưa sản xuất nước, thách thức lớn ngành sản xuất thủy tinh Ngành sản xuất thủy tinh ngành truyền thống có lịch sử phát triển từ lâu đời nhiên ln cần tìm hiểu để ngày phát triền hồn thiện Nhằm tìm hiểu công nghệ đổi ngày khắc phục số nhược công nghiệp sản xuất thủy tinh mỹ nghệ Dưới hướng dẫn giảng viên Th.S Dương Thị Hồng Phấn em xin trình bày Đồ án cơng nghệ II với đề tài “Thiết kế lị điện sản xuất sản phẩm thủy tinh chất lượng cao suất 100 tấn/ năm” Trong Đồ án sử dụng tài liệu tham khảo sách trang web: [1] Th.s Dương Thị Hồng Phấn, Bài giảng cơng nghệ thủy tinh [2] PGS.TS Bạch Đình, Cơng nghệ thủy tinh xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội 2004 [3] Khoa hóa ĐHBKĐN, Giáo trình lị nung gốm sứ, vật liệu chiụ lửa, lò nấu thủy tinh, Đà Nẵng 2013 [4] http://thuytinhthongnhat.com [5] PGS.TS Hồng Kim Cơ, Tính tốn kỹ thuật nhiệt luyện kim, NXB Giáo dục, Hà Nội 2001 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực hoàn thành đồ án em nhận giúp đỡ tận tình Dương Thị Hồng Phấn – giảng viên mơn Kỹ thuật Hóa học - Khoa Hóa, Trường Đại học Bách Khoa –Đại Học Đà Nẵng Qua đồ án công nghệ này, em ôn luyện, tìm hiểu mở rộng nhiều hiểu biết phần thủy tinh, đặc biệt thủy tinh mỹ nghệ cao cấp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cơ Dương Thị Hồng Phấn Kính chúc cô nhiều sức khỏe thành công công việc Em cố gắng để hoàn thiện tốt báo cáo Đồ án cơng nghệ có đóng góp ngành thủy tinh tương lai Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng năm 2018 Sinh viên Biện Thị Hồng Gấm SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN CHƯƠNG :TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Tổng quan thủy tinh Lịch sử thủy tinh tồn hàng ngàn năm, loại vật liệu dùng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống Thủy tinh phổ biến khơng trở hấp dẫn Nếu nhìn xung quanh dễ dàng nhận sản phẩm thủy tinh mà bắt gặp, sử dụng sản phẩm khơng vật liệu thay thủy tinh Sở dĩ thủy tinh đặc biệt vật trạng thái thủy tinh có đặc điểm chung: Tính đẳng hướng Có thể nóng chảy đóng rắn thuận nghịch Vật thể trạng thái thủy tinh có lượng dự trữ cao thủy tinh tinh thể (tuy lượng không lớn lắm) Đô nhớt biến thiên liên tục theo thay đổi nhiệt độ Một số ưu điểm thủy tinh tính suốt, tính tráng gương (nếu tráng lớp vật liệu đặc biệt), nguồn nguyên liệu phong phú tạo hình đa dạng, cho phép thu hồi sử dụng phế thải, tính vệ sinh, trơ trơ với hóa chất, Nói lịch sử xuất hiện, sử dụng phát triển thủy tinh ghi chép, nghiên cứu nhiều tài liệu Rất khó để xác định xác thời điểm xuất thủy tinh, có ý kiến cho thủy tinh biết đến 5000 năm trước vùng Trung cận Đơng Cũng từ theo chiều dài lịch sử nhân loại thủy tinh lan truyền sang nhiều nước Ý, Pháp, Đức, Anh, dần phổ biến khắp giới Trong suốt q trình phát triển, cơng nghệ sản xuất thủy tinh ngày hoàn thiện từ kĩ thợ sản xuất, đổi phương pháp tạo hình, trọng giới hóa sử dụng thiết bị nhằm cải thiện chất lượng cải thiện điều kiện lao động thợ, Để đạt công nghệ thủy tinh hiên nay, nhiều nước theo hướng hồn thiện cơng đoạn công nghệ đem lại sản phẩm ngày chất lượng giá thành hợp lí 1.1.1 Định nghĩa thủy tinh Thủy tinh có nhiều định nghĩa khác nhau, tạm chấp nhận định nghĩa sau: “Thủy tinh sản phẩm vơ nóng chảy làm lạnh đến trạng thái rắn không kết tinh” Khác với trạng thái rắn kết tinh vật liệu có cấu tử xếp theo trật tự, cấu trúc xác định trạng thái rắn khơng kết tinh hay rắn vơ định hình có cấu tử xếp không theo trật tự 1.1.2 Phân loại thủy tinh Thủy tinh có nhiều cách phân loại khác nhau, phổ biến có lẽ dựa vào thành phần hóa mục đích sử dụng sản phẩm Theo thành phần hóa chia thủy tinh làm loại chính: Thủy tinh vơ  Thủy tinh đơn nguyên tử  Thủy tinh oxit  Thủy tinh halogen  Thủy tinh khancon  Thủy tinh hỗn hợp  Thủy tinh kim loại Thủy tinh hữu Gốm thủy tinh 1.1 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Thuỷ tinh sử dụng rộng rãi vật dụng hàng ngày Việc phát minh bóng đèn bắt đầu phát triển mạnh mẽ ngành kỹ thuật điện chân khơng Ngồi bóng đèn cịn loại đèn trang trí, hình tivi, máy vi tính…Cơng nghệ thủy tinh phát triển đảm bảo cung cấp chi tiết quang học phức tạp, loại thủy tinh đặc biệt có độ bền axit, độ bền kiềm cao phục vụ cho ngành cơng nghiệp hóa Sợi thủy tinh kết hợp với chất dẻo hữu tạo thủy tinh thép Thủy tinh thép thay gỗ, kim loại đen, kim loại màu, sợi thủy tinh sử dụng làm sợi cáp quang, dệt làm vải chịu lửa, thuỷ tinh làm vật liệu cách nhiệt cách âm tốt Theo mục đích sử dụng sản phẩm:  Thủy tinh xây dựng  Thủy tinh hình  Thủy tinh kỹ thuật  Bơng thủy tinh  Thủy tinh bao bì  Thủy tinh loại thường pha lê Tổng quan thủy tinh mỹ nghệ Thủy tinh mỹ nghệ loại thủy tinh đặc biệt ngày đóng vai trị quan trọng xã hội nhiều xu hướng phát triển Thủy tinh mỹ nghệ đồ vật chất liệu thủy tinh làm tay, làm máy Khác với số hàng thủ công tồn nhiều kỷ với cách sản xuất truyền thống chi phí đắt chất lượng khơng cao thủy tinh mỹ nghệ ngày với phát minh đại, phát triển đại trà chất lượng ngày tốt hơn, công nghệ hoàn thiện 1.2.1 Khái niệm Thủy tinh mỹ nghệ loại thủy tinh chất lượng cao có yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt, sản phẩm sử dụng rộng rãi sống ngày với mục đích trang trí, đồ dùng dân dụng, quà tặng, quà lưu niệm, 1.2 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Rất nhận sản phẩm thủy tinh mỹ nghệ xung quanh chúng ta, từ chén, dĩa, ly cốc xuất bàn ăn hay đèn pha lê trang trí đến trang sức tinh xảo, quà lưu niệm lấp lánh 1.2.2 Tính chất Ngồi tính chất thủy tinh loại thủy tinh mỹ nghệ cịn có số tính chất đặc biệt Tùy thuộc vào loại sản phẩm có tính chất đặc trung như:  Đối với thủy tinh pha lê cao cấp quan trọng chiết suất thủy tinh, thủy tinh sáng đẹp có giá trị cao  Đối với thủy tinh mỹ nghệ trang trí màu sắc yếu tố định nên giá trị Sản phẩm tạo hình đẹp màu sắc khơng tốt khơng đánh giá cao  Đối với thủy tinh bàn ăn ngồi yêu tố chiết suất, độ trong, độ bền học, bền hóa đặc biệt khơng chứa yếu tố độc hại cho sức khỏe người sử dụng SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN CHƯƠNG : NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU Tuỳ loại thủy tinh khác có yêu cầu đặc tính kỹ thuật khác độ cứng, độ bền hóa, độ mài mịn…nên loại sản phẩm phải có cơng nghệ sản xuất riêng, ngun liệu phải có thành phần, đặc tính lý hố phù hợp Vì loại sản phẩm phải lựa chọn nguyên liệu tính cấp phối cho phù hợp Nguyên liệu bào gồm nguyên liệu ngun liệu phụ - Nhóm ngun liệu hợp chất thiên nhiên nhân tạo cung cấp oxit axit, oxit kiềm, oxit kiềm thổ - Nhóm nguyên liệu phụ gồm hợp chất hóa học để khử màu, nhuộm màu, làm đục thủy tinh rút ngắn trình nấu, Nguyên liệu thường dùng loại cát, đá vôi, tràng thạch, đôlômit, soda, borat,… số trường hợp dùng oxit tinh khiết Những nguồn thường sẵn có địa phương tỉnh lân cận Quảng Nam, Đà Nẵng, Huế, Quảng Bình Lựa chọn nguyên liệu tối ưu theo tiêu chí sau:  Chất lượng, ổn định nguồn nguyên liệu  Nguồn nguyên liệu gần nhà máy tốt Đối với loại nguyên liệu nên chọn kết hợp hài hòa yếu tố Yêu cầu chung cát dùng công nghiệp gốm sứ hàm lượng SiO2 cao hàm lượng oxit gây màu bé tốt 2.1 Ngun liệu 2.1.1 Nhóm ngun liệu 2.1.1.1Cát Cát nguyên liệu sử dụng nhiều nhất, cung cấp oxit SiO2 SiO2 có tác dụng tăng độ bền hóa, bền cơ, bền nhiệt thuỷ tinh lên nhiều, nhiên thuỷ tinh chứa nhiều SiO2 gây khó nấu Phân nửa vật chất Trái đất có chứa SiO2, cát chứa nhiều cát khơng có độ tinh khiết cần thiết để sản xuất thuỷ tinh đa số chúng có chứa nhiều oxit gây màu đặc biệt oxit sắt Yêu cầu thành phần oxit cát dùng nấu thuỷ tinh: - Hàm lượng SiO2 cao tốt (≥ 98%) - Hàm lượng tạp chất phải nhỏ ( thủy tinh pha lê % Fe2O3 ≤0.02%, thành phần kim loại nặng Ti, Cr,… phải thấp , thành phần Ti cao làm cho thủy tinh khơng bóng, để lại nhiều chấm đen nhỏ sản phẩm phối liệu khó chảy) u cầu hình dạng kích thước: SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Hạt cát có kích thước đồng Hạt nhỏ dễ nấu gây khó khăn cho việc - khử bọt, bốc bụi; hạt lớn gây khó nấu Về hình dạng: hạt trịn khó nấu, dễ phân lớp; ban đầu dễ phối trộn lại dễ phân lớp nấu; hạt sắc cạnh dễ nấu Cát Hòa Khánh (Hòa Khánh - Đà Nẵng) loại cát có chất lượng tốt, giao thơng thuận lợi phí vận chuyển thấp, giá thành thấp số loại cát khác nhiên loại cát Bảng 2.1: Thành phần hóa cát Hòa Khánh (phần trọng lượng ) Fe2O3 CaO MgO BaO Na2O K2 O B2O3 MKN Tổng 97.48 0.87 0.066 2.1.1.2 Đá vôi 0.8 0.19 0.336 0 0.15 99.892 SiO2 Al2O3 Nhằm cung cấp CaO vào thành phần thuỷ tinh, đá vôi dùng sản xuất thuỷ tinh có hàm lượng CaO khoảng 51 ÷ 54%; % MgO≤ 3%; %SiO2= ÷ 2%; %Al2O3=0.1 ÷1%; %Fe2O3 chiếm (≤ 0.1%) Nguồn đá vôi nước ta phong phú chất lượng tốt Qua yêu cầu lựa chon trên, ta chọn đá vơi Quảng Bình Bảng 2.2: Thành phần hóa đá vơi Quảng Bình ( phần trọng lượng ) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 0.5 0.1 0.42 53.34 MgO BaO Na2O K2 O B2O3 MKN Tổng 1.1 1.59 0 41.95 99 2.1.1.3 Tràng thạch Tràng thạch cung cấp Al2O3 vào thuỷ tinh, oxit nhơm có vai trị: - Là oxit trung gian tạo thủy tinh - Làm giảm hệ số giãn nở thủy tinh (chênh lệch nhiệt độ gây ứng suất tăng) - Tăng độ bền hóa, nâng cao độ bề học nhiên không tăng độ bề nhiệt - Ảnh hưởng thuận lợi đến biến thiên độ nhớt theo nhiệt độ - Làm giảm khả kết tinh cuả thủy tinh Nguyên liệu: Để sản xuất thủy tinh alumo silicat cao cấp, thủy tinh alumo boro silicat sản phẩm thủy tinh khác có hàm lượng Al2O3  % người ta dùng nguyên liệu oxyt nhôm kỹ thuật (> 99 % Al2O3) Đối với thủy tinh khác, Al2O3 đưa vào dạng nguyên liệu thiên nhiên tràng thạch SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Căn vào yêu cầu chọn tràng thach Hà Thạch – Phú Thọ Bảng 2.3 : Thành phần hóa tràng thạch Phú Thọ (phần khối lượng) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 66.25 19.3 0.1 0.6 MgO BaO Na2O K2 O B2O3 MKN Tổng 0.2 12.25 0 1.35 100.05 2.1.1.4 Đôlômit Đối với thủy tinh mỹ nghệ MgO đóng vai trị quan trọng khả làm thủy tinh “dài hơn” (quan trọng tạo hình thủ cơng, mỹ nghệ), hấp ủ dễ nhiệt độ thấp thủy tinh chứa CaO Đôlômit cung cấp thành phần MgO cho thuỷ tinh lượng CaO Theo yêu cầu kỹ thuật, Dolomit loại phải có hàm lượng MgO lớn 19%, CaO lớn 30%, oxit sắt không vượt 0.15%, tạp chất không vượt 2% MgO giúp giảm kết tinh, tốc độ đóng rắn thuỷ tinh giảm Có thể dùng manhezit – MgCO3, oxit MgO đá vơi hóa Dolomit để cung cấp MgO cho thuỷ tinh Ta sử dụng Dolomit Yên Bái (hiện dùng nhiều) Bảng 2.4: Thành phần hóa Dolomit Yên Bái: (% khối lượng ) SiO2 Al2O3 Fe2O3 2.802 0.315 CaO MgO 0.32 33.119 19.177 BaO Na2O K2O 0 B2O3 MKN Tổng 45.46 100.873 2.1.1.5 Natri nitrat Giống Soda, natri sunfat natri nitrat cung cấp Na2O – oxit biến hệ, thành phần quan trọng, giúp thuỷ tinh dễ nấu NaNO3 có khả tăng nhanh q trình nấu, tạo bọt, đặc biệt tạo mơi trường oxi hóa quan trọng nhờ NaNO3 tạo trì mơi trường oxi hóa tránh tưởng khử PbO thành Pb kim loại Mặc dù kinh tế NaNO3 đắt soda natri sunfat nhiên sản phẩm yêu cầu cao nên chọn nguyên liệu Nhà cung cấp Shanghai Yixin Chemical Co., Ltd (link: https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/99-min-sodium-nitrate-nano3-industrialgrade-658725203.html?spm=a2700.8698675.29.9.291df7a1OEzwn9&s=p) 2.1.1.6 Kali cacbonat (K2CO3) K2O có vai trị tương tự Na2O nhiên có ưu điểm K2O giảm khả kết tinh, làm thủy tinh ánh hơn, sắc thái đẹp nên sử dụng rộng rãi sản xuất loại thủy tinh quang học, thủy tinh màu pha lê 2.1.1.7 Chì tetroxide (Pb3O4) SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Pb3O4 sử dụng rộng rãi để cung cấp PbO khơng lẫn chì kim loại phân hủy lại có tác dụng khử bọt PbO có vai trị: - Dễ nấu, dễ khử bọt - Trọng lượng riêng lớn - Chiết xuất cao, ánh đẹp - Dễ mài mòn đánh nhẵn Được dùng sản xuất thủy tinh quang học, pha lê, bát dĩa cao cấp, ngọc thạch nhân tạo Tuy nhiên lại bền hóa, gây độc yêu cầu trì mơi trường oxi hóa 2.1.2 Nhóm ngun liệu phụ 2.1.2.1 Chất khử màu Thông thường để thuỷ tinh suốt không màu cần giảm hàm lượng tạp chất sắt đến mức thấp hay lượng sắt cịn lại thuỷ tinh phải dạng hóa trị cao (do Fe3+ gây màu Fe2+ đến 10 lần) Chất khử màu vật lý thường dùng selen, oxit niken hóa trị thấp, oxit coban hóa trị thấp, nguyên tố Chất khử màu hóa học thường dùng nitrat, peoxit mangan, oxit asenic, antimoan, dioxit ceri, hợp chất flo 2.1.2.2 Chất khử bọt Chất khử bọt có tác dụng khử bọt khí khối thuỷ tinh nóng chảy giúp tăng chất lượng sản phẩm Các chất khử bọt thường dùng nitrat, trioxit asenic, antimoan, dioxit ceri, sunfat natri, muối florua amoni Chọn CaF2 để khủ bọt thủy tinh khả khử bọt tốt kinh tế, chọn nguyên liệu Xiamen Ditai Chemicals Co., Ltd Bảng 2.5: Thành phần hóa CaF2 (phần trọng lượng) SiO2 CaO CaF2 MKN Tổng 0.08 0.672 97.71 1.528 100 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN ZnO Ba(NO3)2 Mảnh 0.71 7.37 14.49 TỔNG 96.58 Bảng 5.4: Khối lượng nguyên liệu khô mảnh sử dụng NGUYÊN LIỆU KL nguyên liệu dùng KL nguyên liệu dùng (kg) ngày đêm (kg) Cát Hịa Khánh 8.558 205.399 Đá vơi Quảng Bình 1.155 27.7082 Tràng thạch Phú Thọ 0.227 5.44824 NaNO3 1.553 37.2815 K2CO3 0.877 21.0536 CaF2 0.057 ZnO Ba(NO3)2 Mảnh 0.120 1.237 1.36206 2.87978 29.6929 2.115 50.76 16.215 389.16 TỔNG *Xét độ ẩm nguyên liệu: Sử dụng công thức : Gẩm =Gkhơ *100/(100-W) Trong W : độ ẩm vật liệu (%) Gkhô lượng phối liệu khơ, tính theo kg/ngày Gẩm lượng phối liệu với độ ẩm W, tính theo kg/ngày NGUYÊN LIỆU Độ ẩm Gẩm (%) Cát Hịa Khánh 213.615 Đá vơi Quảng Bình 28.2624 Tràng thạch Phú Thọ 5.5572 NaNO3 38.4 K2CO3 21.2641 CaF2 1 1.37568 2.90858 29.9898 51.2676 ZnO Ba(NO3)2 Mảnh Độ ẩm phối liệu : (392.64 - 389.16)*100/ 392.64 = 0.89 % 392.64 tổng khối lượng nguyên liệu ẩm Giả sử hao hụt nguyên liệu khô thực tế dùng 1ngày đêm 3% SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 22 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN G khô tt=G khô *100/(100-3) G ẩm tt=G ẩm *100/(100-W) Khối lượng KL nguyên liệu KL nguyên nguyên liệu ẩm dùng liệu dùng NGUYÊN LIỆU thực tế dùng ngày đêm hao trong ngày hụt 3% tính hao hụt đêm Khối lượng nguyên liệu ẩm thực tế dùng Cát Hòa Khánh 211.561 8.815 220.023 9.168 Đá vơi Quảng Bình 28.539 1.190 29.110 1.213 Tràng thạch Phú Thọ 5.612 0.234 5.724 0.238 NaNO3 38.400 1.600 39.552 1.648 K2CO3 21.685 0.903 21.902 0.913 CaF2 1.403 0.059 1.417 0.059 ZnO 2.966 0.124 2.996 0.125 Ba(NO3)2 30.584 1.274 30.889 1.287 Mảnh 52.283 2.178 52.806 2.200 TỔNG 393.033 16.376 404.420 16.851 Vậy khối lượng nguyên liệu ẩm thực tế dùng ngày đêm 404.5kg (làm tròn 404.420kg) SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 23 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN KẾT CẤU LỊ 6.1 Các giai đoạn trình nấu thủy tinh Qúa trình nấu thủy tinh chia làm giai đoạn: Tạo silicat Tạo thủy tinh Khử bọt Đồng Và làm lạnh Thực chất phân chia có tính chất quy ước giai đoạn khơng có ranh giới rõ rệt Trong lị nấu gián đoạn trình xảy theo thứ tự thời gian Trong lị liên tục q trình xảy đồng thời vị trí khác 6.1.1 Giai đoạn tạo silicat Đặc trưng chung giai đoạn: Tách ẩm, nước hóa học phối liệu Phân hủy các: muối, hyđrat hóa, ơxyt hóa trị cao Tạo thành hợp chất khí Ví dụ: CaCO3, K2CO3, Na2CO3.10H2O, … (500 – 600)0C Pb3O4 = PbO + 0,5 O2 Sự biến đổi thù hình Qúa trình biển đổi thù hình có kèm theo thay đổi thể tích làm xuất bề mặt hạt cát nhiều vết nứt nhỏ β Quắc → α Quắc→ α tridimit → α Cristobalit 6.1.2 Giai đoạn tạo thủy tinh Kết thúc giai đoạn tạo silicat còn: Khoảng 25% SiO2 chưa tan hết Các cấu tử khó chảy khác: Al2O3, ZrO2… Giai đoạn tạo thủy tinh là: giai đoạn hòa tan nốt cấu tử (Al2O3, ZrO2…) Giai đoạn tạo thủy tinh xảy chậm, thường chiếm (60 – 70)% tổng thời gian trình nấu Nguyên nhân Do hạt cát khó tan khối silicat nóng chảy có độ nhớt cao có hình thành lớp màng cristobalit (dạng thù hình SiO2) Chính lớp màng ngăn trở tan SiO2 vào mơi trường nóng chảy xung quanh 6.1.3 Giai đoạn khử bọt Trong giai đoạn tạo silicat tạo thủy tinh có bọt khí do: - Một lượng lớn khí hình thành phối liêu đưa vào - Và phần khí từ mơi trường lị vào khối thủy tinh Trong đó: - Một phần khỏi khối thủy tinh vào mơi trường lị - Một phần nằm lại khối thủy tinh dạng khí hòa tan dạng bọt SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 24 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Trong giai đoạn khử bọt trao đổi khí xảy phức tạp gồm trình thuận nghịch: - Quá trình chuyển vận khí từ thủy tinh vào bọt mơi trường lị - Q trình chuyển vận khí từ bọt mơi trường lị tan lại vào thủy tinh - Q trình khuếch tán khí từ mơi trường lị vào khối thủy tinh Tốc độ trình khử bọt phụ thuộc vào: - Đường kính bọt khí - Độ nhớt sức căng bề mặt khối thủy tinh lỏng - Nhiệt độ khối thủy tinh Tóm lại, để thực q trình khử bọt nhanh: - Tăng nhiệt độ nấu: Giảm độ nhớt - Giảm sức căng bề mặt - Khuấy trộn để tập hợp bọt khí có kích thước nhỏ thành lớn để ngồi - Giảm áp suất mơi trường lị cách hút chân khơng đến giai đọan cuối tăng áp để bọt khí nhỏ cịn lại tan hết vào thủy tinh ( phương pháp áp dụng cho số loại thủy tinh cao cấp) HAY: Để tăng cường q trình khử bọt thơng thường có thể: Tăng nhiệt độ nấu - Dùng biện pháp: Khuấy trộn, hút chân không - Và đặc biệt dùng chất khử bọt Vai trò chất khử bọt chỗ từ chất khử bọt tách cách mãnh liệt khí khử bọt góp phần tạo thành bọt khí làm lớn bọt khí nhỏ có hỗn hợp nóng chảy Do bọt khí nhanh chóng khỏi khối thủy tinh 6.1.4 Giai đoạn đồng Sau giai đoạn trên, khối thủy tinh lỏng hình thành khơng đồng thành phần hóa do: - Phối liệu khơng đồng - Kích thước hạt phối liệu khơng đồng - Sự bay phản ứng xảy không đồng - Sự không đồng thành phần hóa dẫn đến dạng khuyết điểm sản phẩm thủy tinh gọi vân, cần phải tiến hành đồng hóa Biện pháp: - Khuấy trộn học - Tăng nhiệt độ nấu 6.1.5 Giai đoạn làm lạnh Trong giai đoạn nhiệt độ khối thủy tinh giảm xuống, độ nhớt tăng lên đến giới hạn tạo hình sản phẩm Biện pháp giảm nhiệt khối thủy tinh lỏng độ từ (200 – 300)0C cách: - Dùng cống (đối với thủy tinh bao bì) - Dùng phao, thuyền (đối với thủy tinh tấm) để: - Đưa thủy tinh từ bể nấu sang bể sản xuất giảm cung cấp nhiệt Theo phương thức làm việc tơi chọn lị điện làm việc gián đoạn Một số lị điện có kết cấu sau: 6.2 Kết cấu lò điện Trong đề tài em sử dụng lò điện để nấu thủy tinh SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 25 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN 6.2.1 Kết cấu Tường lị sămơt dày 450-500 mm, có lớp: Lớp sămơt B, ngồi lớp - cách nhiệt sămơt nhẹ - Vịm lị: Thường dùng gạch nem dày 230-250 mm, thường gạch đinat - Nền lị phải đủ diện tích đặt nồi cung cấp nhiệt tốt Nồi cách tường 5-10 cm, khoảng cách nồi 10-15 cm Chọn nồi kiểu chậu mặt thoáng thuỷ tinh tiếp xúc trực tiếp với lửa nên tận - dụng nhiệt trì mơi trường nấu khó Dung tích hữu ích thường chiếm 60% dung tích hình học 6.2.2 Tính tốn kích thước lị Mật độ thủy tinh áp dụng theo công thức Baillih :   tt a1  a   an 100  a1 a an     f1 f fn fi Với: - % khối lượng cấu tử i fi - Hệ số Baillih Bảng 6.1: Cấu tử SiO2 Al2O3 BaO CaO Na2O K2 O ZnO 71.117 5.781 10 Fi 2.24 31.749 2.75 0.364 7.20 0.833 4.30 1.344 3.2 3.125 3.2 1.563 5.94 ai/fi 0.168 Vậy ta có: ρtt = 2.5545 (kg/l) Em thiết kế lò điện với khốilượng thủy tinh lị là: m= 404.5(kg/ngày) Dung tích nồi lò nấu: Vlt =m/ρtt =404.5/2.5545 = 158.348 (l) Ở em chọn nồi nấu có kích thước: Đường kính ngồi 100cm; Đường kính 80cm Chiều cao 70; Chiều sâu 60cm Vtt=0.27489 m3= 274.89 lit Chọn kích thước nồi nấu thủy tinh sau: Bảng 6.2: Kích thước nồi nấu SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 26 Đồ án cơng nghệ II Kích (cm) thước GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN ngồi Kích thước (cm) Chiều dài= Cao chiều rộng Chiều dài= Cao chiều rộng 200 115 165 117 Dung tích (l) Hệ số Dung sử tích hữu dụng ích (l) nồi Khối lượng nồi nung (kg) 192.423 0.8229 158.348 149.4 6.2.2.1 Kết cấu tường lò Gạch tiêu chuẩn hình hộp chữ nhật có kích thước: 230*114*20mm 230*114*40mm 230*114*65mm Tường lị gồm lớp: + Trong cùng: lớp gạch samot A có NĐCL >16700C - Trọng lượng riêng: 1800 (Kg/m3) - Chiều dày: 10 (cm) Lớp 1: gạch 230*114*20 Lớp gạch 230*114*40 +Tiếp theo: lớp gạch samot C có NĐCL >16100C - Trọng lượng riêng: (Kg/m3) - Chiều dày: 15 (cm) Lớp 1: gạch 230*114*20 Lớp gạch 230*114*65 + Tiếp theo: lớp sợi thủy tinh có NĐCL >700 - Trọng lượng riêng: (Kg/m3) - Chiều dày: 15 (cm) + Tiếp theo: lớp gạch bão ôn có NĐCL > 5000C - Trọng lượng riêng: (Kg/m3) - Chiều dày: (cm) + Ngoài cùng: lớp thép chịu nhiệt có NĐCL >4000C - Trọng lượng riêng: 7850 (Kg/m3) - Chiều dày: 2.5 (cm) 6.2.2.2 Kết cấu vòm lị - Lớp gạch Dinat có chiều dày: 20(cm), chọn gạch kiểu chữ T, gạch xếp xuôi ngược treo (γ = 2000kg/m3) SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 27 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN - Lớp gạch Dinat nhẹ để bảo ơn, có chiều dày là: 10(cm) (γ = 1000kg/m3) Diện tích gạch vịm lị diện tích khơng gian lị tính bằng: S= 115*115= 13225cm2= 1.3225m2 6.2.2.3 Nền lò - Nền lò xây gạch aluminum có chiều dày 20 (cm) - Chọn chiều cao từ đến miệng cửa gia công chiều cao nồi (120cm): Hcửa = 20 (cm) Rộng = 15 (cm) 6.2.2.4 Nồi nấu Do nồi chịu nhiệt độ nấu cao nên ta phải xây vật liệu chịu lửa sămơt O (NĐCL 17500C) Kích thước lị sau: - Thể tích ngồi nồi: Vn=274.89 (lit) - Thể tích nồi: Vt=192.423 (lit) Vậy thể tích khối sămơt là: Vsm = 274.89 – 192.423= 82.467 (lit)=0.083 (m3) Vậy khối lượng nồi là: M = V*ρ = 0.083 * 1800 = 149.4 (Kg) Với ρ = 1800 (Kg/m3) SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 28 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN CÂN BẰNG NHIỆT 7.1 Khái quát chung Quá trình nấu thủy tinh quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng giá thành sản phẩm Vì trình nấu ta phải ý đến kết hợp cơng nghệ kỹ thuật tính kinh tế Trong lị nồi trình nấu chia làm nhiều giai đoạn, giai đoạn xảy theo thứ tự thời gian Đối với giai đoạn ta phải ý: - Nhiệt độ nấu - Thời gian lưu - Chất khử bọt - Áp lực mơi trường nấu Vì trình nấu thủy tinh phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu, điều kiện nấu điều kiện công nghệ nên để có sản phẩm tốt ta phải lựa chọn nguồn nguyên liệu cho thích hợp theo dõi trình nấu để đạt điều kiện nấu tốt 7.2 Chế độ nấu lò Đặc điểm lị điện q trình nấu tiến hành gián đoạn theo mẻ, mẻ nấu nối tiếp nồi lò Mỗi mẻ nấu phải trải qua giai đoạn sau: nấu, khử bọt, đồng nhất, làm nguội, gia công Khi tiếp tục mẻ nâng nhiệt độ thủy tinh lại nồi lên để chảy lỗng Sau đó, tiếp tục cho phối liệu vào nồi đợt để đảm bảo chảy đồng Trong trình nấu phải trộn nhiều lần để đồng nhất, khử bọt, làm nguội đến nhiệt độ thích hợp đem gia cơng Theo số nhà máy chu kỳ làm việc nấu thủy tinh màu mỹ nghệ thường ngắn hơn, khoảng 24 Dựa vào thực tế lý thuyết học, ta nấu thủy tinh lị nồi gồm giai đoạn sau: Nâng nhiệt đến 14000C : Nạp liệu nấu 14000C : giờ Tinh luyện 1450 °C lưu : Làm nguội (3) tạo hình (8): (1250÷ 1230)0C : 11 Vậy tổng thời gian nấu mẻ là: 24 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 29 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN 7.3 Tính cân nhiệt Để xác định cơng suất lị, cần thiết phải biết hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng vật liệu xây lò chi tiết Chọn điện trở kim loại nguyên chất Molipden có :  Khối lượng riêng : 10200kg/m3  Nhiệt độ chảy : 26060C (28800K)  Nhiệt độ làm việc cực đại : 22270C  Điện trở suất T=2930K ρ1 =0.05*106 ohm.m  Điện trở suất Tmax ρ2 =0.68*106 ohm.m * Nhiệt chi Q chi Nhiệt sử dụng Qcpci Nhiệt chi phí có ích Qcpp Nhiệt chi phí để nung thiết bị phụ Qngm Tổn thất nhiệt ngắn mạch Qbucxa Tổn thất nhiệt qua tường, vòm, đáy cửa lị Qlng Tổn thất nhiệt làm nguội 7.3.1 Tính tốn Qbucxa tổn thất nhiệt qua tường, vịm, đáy cửa lị *Hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.0C) tính theo cơng thức sau: Gạch Dinas điện : 𝜆 = 0.815 + 0.000676t (W/m.0C) (γ = 2000kg/m3) Gạch Dinas nhẹ : 𝜆 = 0.815 + 0.000676t (W/m.0C) (γ = 1000kg/m3) Gạch samot A: 𝜆 = 0.88 + 0.00023𝑡 (W/m.0C) (γ = 1800kg/m3) Gạch samot C : 𝜆 = 0.7 + 0.00064𝑡 (W/m.0C) (γ = 1800kg/m3) Bông thủy tinh : 𝜆 = 0.029 + 0.00029𝑡(W/m.0C) (γ = 150kg/m3) Gạch bão ôn (gạch cục nhẹ) : 𝜆 = 0.15 + 0.2𝑡 (W/m.0C) (γ = 280kg/m3) Độ dẫn nhiệt vỏ lò thép = 30kcal/m.h 0C = 35W/m.0C Trong t nhiệt độ trung bình lớp gạch tương ứng Đối với tốn tính tốn ta tính nhiệt độ tối đa lò (ở dây điện trở 16000C) *Nhiệt dung riêng kJ/kg 0C Gạch Dinas điện : 𝐶 = 0.87 + 0.000193t (kJ/kg 0C) (γ = 2000kg/m3) Gạch Dinas nhẹ : 𝐶 = 0.87 + 0.000193t (kJ/kg 0C) (γ = 1000kg/m3) Gạch samot A: 𝐶 = 0.865 + 0.00021t (kJ/kg 0C) (γ = 1800kg/m3) SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 30 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Gạch samot C : 𝐶 = 0.865 + 0.00021t (kJ/kg 0C) (γ = 1800kg/m3) Bông thủy tinh : 𝐶 = 1.05(kJ/kg 0C) Gạch bão ôn (gạch cục nhẹ) : 𝐶 = 1.05(kJ/kg 0C) Nhiệt dung riêng trung bình trục thép 1000C = 0.46 (kJ/kg.độ) Nhiệt dung riêng trung bình nồi nấu 𝐶 = 0.865 + 0.00021t (kJ/kg 0C) *Nhiệt mát gồm có: Nhiệt truyền qua tường qua cửa Qua tường tính cho ba phần: đáy, tường bên đỉnh 1- Qua tường bên gồm lớp: Diện tích bề mặt tường lị : F1= S= 117*115= 13455cm2= 1.3455m2 Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp samot A lớp samot C là: F2= (20+117)*115=15755cm2=1.5755m2 Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp samot C lớp bơng thủy tinh là: F3= (20+117)*115=15755cm2=1.5755m2 Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp thủy tinh gạch bão ơn là: F4= (20+117+25)*115=18630cm2=1.863m2 Diện tích bề mặt tiếp xúc lớp gạch bão ôn lớp thép C : F5= (20+117+25)*115=18630cm2=1.863m2 Diện tích bề mặt ngồi F5 F6= (20+117+25)*115=18630cm2=1.863m2 Diện tích trung bình: F1 trung bình=√𝐹1 ∗ 𝐹2 =1.456 m2 F2 trung bình=√𝐹2 ∗ 𝐹3 =1.580 m2 F3 trung bình=√𝐹3 ∗ 𝐹4 =1.713 m2 F4 trung bình=√𝐹4 ∗ 𝐹5 =1.863 m2 F5 trung bình=√𝐹5 ∗ 𝐹6 =1.863 m2 Để tính nhiệt độ trung bình lớp gạch cần phải biết nhiệt độ hai bề mặt lớp Nhiệt độ tiếp xúc lớp phải giả thiết trước để tính, sau SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 31 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN kiểm tra lại, giá trị kiểm tra lại xấp xỉ với giá trị giả thiết chấp nhận giá trị tính tốn Ta giả thiết nhiệt độ lớp sau: - Nhiệt độ tiếp xúc lớp gạch samot A (lớp 1) với lớp gạch samot C (lớp 2): t12 = 14300C - Nhiệt độ tiếp xúc lớp gạch samot C lớp cách nhiệt (lớp 3): t23 = 12500C - Nhiệt độ tiếp xúc lớp gạch bão ôn là: t34 = 2500C - Nhiệt độ tiếp xúc lớp gạch bão ôn thép : t45 = 1500C - Nhiệt độ thép vỏ : t56 = 600C Nhiệt độ trung bình : t1= (ttrong+t12)/2=15150C t2= (t12+t23)/2=13400C t3= (t23+t34)/2=7500C t4= (t34+t45)/2=2000C t5= (t45+tngoài)/2=1050C Hệ số dẫn nhiệt cho lớp : Gạch samot A: 𝜆1 = 0.88 + 0.00023 ∗ 1515 =1.2285(W/m.0C) (γ = 1800kg/m3) Tương tự ta có bảng : Lớp gạch Nhiệt độ trung Hệ số dẫn nhiệt λ γ Hệ số dẫn nhiệt λ bình t (0C) (W/m.0C) (kg/m3) (W/m.0C) Gạch samot A 1515 0.88 + 0.00023𝑡 1800 1.2285 Gạch samot C 1340 0.7 + 0.00064𝑡 1800 1.5576 0.029 Bông thủy tinh 750 Gạch bão ôn 200 Thép 105 150 0.2465 + 0.00029𝑡 0.15 + 0.2𝑡 35 280 40.15 0.46 35 Hệ số tỏa nhiệt kk= 1.163(8+0.05tw2),W/m2.độ Theo công thức 5.63 Tính tốn kỹ thuật nhiệt Hồng Kim Cơ để tính gần đúng, thừa nhận kk=11.63 W/m2.độ Dịng nhiệt qua tường lò : Ptường = (ttrong – t0)/R SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 32 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Trong : R- điện trở nhiệt R=Rtrong + R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + Rngoài Điện trở truyền nhiệt lớp thứ 1: R1= Điện trở truyền nhiệt lớp thứ 2: R2= 1 λ.F1 2 λ.F2  λ: hệ số truyền nhiệt vật liệu lớp;  F: diện tích trung bình lớp;  δ – chiều dày lớp Rtrong=1/(1*Ftrong) Rngoài=1/(2*Fngoài) Lớp λ 1.2285 1.5576 0.2465 40.15 35 F 1.456 1.58 1.713 1.863 1.863 δ 0.1 0.15 0.15 0.05 0.025 Ngoài 0.0559 0.061 0.3552 0.0007 0.0004 0.0462 0.5193 R α2 – hệ số tỏa nhiệt từ mặt tường tới mơi trường khơng khí Vì nhiệt độ mặt lị cho = 16000C nên Rtrong coi khơng tính Dịng nhiệt thực tế truyền qua tường là: Ptường = (ttrong – t0)/R = 2965.524(W)=2.965524 (kW) Kiểm tra nhiệt độ lớp : t01=ttrong – P*R0=1600-2231.73*0=16000C t12=t01 – P*R1=1434.2010C t23=t12 – P*R2= 1253.450C t34 =t23 – P*R3= 199.980C t56 = t34 – P*R4= 198.00C tngoai=61.1370C Nhiệt độ tính phù hợp với nhiệt độ giả thiết ban đầu Vậy nhiệt độ chọn ta có dịng nhiệt qua tường Ptường = 2965.524(W)=2.965524 (kW) 2- Nhiệt qua đáy: Vật liệu làm đáy lò lớp vật liệu chịu lửa cao oxit nhơm có F trong= 115*115=13225cm2= 1.3225m2 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 33 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN F ngoài= 117*117=13689cm2= 1.3689m2 Lượng nhiệt dẫn nhiệt qua đáy lị tính tương tự nhu thành lò lấy gần (15 – 20)% lượng nhiệt tổn thất qua tường lò Ta có dịng nhiệt qua đáy lị Pđáy = Ptường *0.15 = 444.83(W) = 0.44483 (kW) 3-Nhiệt qua vòm lò: Nắp lò chia làm lớp : Pvòm = Ttrong−Tkk δ1 δ1 + + λ1 λ1 αkk ∗ F, W =593.105W = 0.593105 (kW) 4-Nhiệt qua cửa lị: Tính xạ qua cửa lị theo công thức Stefan – Boltzman Qbức xạ = C*[( 𝑇𝑙𝑜 𝑇𝑜 100 100 ) −( ) ] ∗ 𝐹*10-3 (kW) Trong đó: Q - xạ dịng nhiệt qua lò; C – hệ số xạ, lỗ tường tính vật thể có độ đen tuyệt đối 5.67 kW/m2.K4; Tlị – nhiệt độ tuyệt đối khoảng làm việc lò = tlò + 273=18730K T0 – nhiệt độ tuyệt đối mơi trường quanh lị = t0 + 273=3330K F – diện tích xạ hiệu lỗ, diện tích F0 nhân với hệ số mở có nghĩa là: F = F0*Φ Hệ số mở Φ phụ thuộc vào tỷ số kích thước lị, tức chiều rộng chiều cao chiều dày tường lấy Φ = (20+15)/47.5=0.74 Diện tích thực tế lị F0= 20*15=300cm2=0.03m2 Diện tích xạ hiệu là: F = F0*Φ = 0.0222m2 Xác định dòng nhiệt qua lỗ : Qbức xạ=15.48kW Nhiệt mát chu kì : Qmở cửa = Qbức xạ* Trong đó: 𝑍𝑚𝑜 𝑐𝑢𝑎 𝑍 𝑐ℎ𝑢 𝑘𝑖 = 15.48*(11/24) = 7.095 (kW) Zmở cửa – thời gian mở cửa lị Zchu kỳ - thời gian tồn nung nóng Tổng mát lị : SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 34 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Q xạ tổng = Q tường + Q đáy + Q vòm + Q mở cửa = 2.965524 +0.44483 + 0.593105 + 7.095 = 11.098 (kW) 7.3.2 Tính tốn Qcpci nhiệt chi phí có ích C = 840 J/kg.K=199.92cal/kg.K Khối lượng nguyên liệu ẩm thực tế dùng ngày đêm 404.5kg Nhiệt hàm thủy tinh 14000C là: I=199.92*((1400+273)-(30+273))*10-3=273.89(kcal/ kg thủy tinh) Nhiệt cần để nung thủy tinh ngày đêm Qcpci = G*I = 404.5*273.89 =110788.67 (kcal) = 463850 kJ Vậy công suất để nung thủy tinh : Pco ich = Pcpci/6 = 77308 (kJ/h) hay 21.47 kW 7.3.3 Tính tốn Qcpp nhiệt chi phí để nung chi tiết Thời gian nung nóng chi tiết 02 giờ, trừ lần chạy lò lần dừng lò để trùng tu, sửa chữa lại chi tiết lò trì nhiệt độ nhỏ 10000C * Nhiệt độ để nâng nhiệt lớp samot A samot C Lớp samot A : I1 = C* (tcuoi - tdau) I1 = C* (tcuoi - tdau)=1.166*(1600-1000)= 699.709 (kJ/kg) C = 0.865 + 0.00021* 1434.201 = 1.166 (kJ/kg 0C) G1 = V* γ = F* δ * γ = 1.3455*0.1*1800 = 242.19 (kg) (γ = 1800kg/m3) Qcpp1 = G1*I1 = 242.19* 699.709 = 169462.5 (kJ) Lớp samot C : I2 = C* (tcuoi - tdau) I2 = C* (tcuoi - tdau)=1.128*(1434.201-1000)= 377.05 (kJ/kg) C = 0.865 + 0.00021* 1253.45 = 1.128 (kJ/kg 0C) G2 = V* γ = F* δ * γ = 1.58*0.15*1800 = 426.6 (kg) (γ = 1800kg/m3) Qcpp2 = G2*I2 = 426.6*337.05 = 143785.53 (kJ) Thời gian nung lớp vật liệu chịu lửa 02 Vậy công suất để nung : Pvlcl = (Qcpp1+ Qcpp2)/13 = (169462.5 +143785.53)/13 = 24096 (kJ/h) hay 6.69 kW *Nhiệt cần nung nồi C = 0.865 + 0.00021* 1450 = 1.1695 (kJ/kg 0C) Khối lượng nồi là: Gn = V*ρ = 0.083 * 1800 = 149.4 (Kg) (Chương 6) In = C* (tcuoi - tdau)=1.1695*(1450-1200)= 292.375 (kJ/kg) Qnoi = Gn*In = 149.4*292.375 = 43680.825 (kJ) Thời gian nung nồi 06 Vậy công suất để nung nồi : SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 35 Đồ án công nghệ II GVHD: Th S DƯƠNG THỊ HỒNG PHẤN Pnn = Qn/6 = 43680.825/6 = 43680.825/6 (kJ/h) hay 2.0222 kW Vậy Pcpp = 6.69+ 2.0222 = 8.7122 kW 7.3.4 Tính tốn Qlng tổn thất làm nguội Lị làm nguội trình sau nâng nhiệt lên 14000C để khử bọt thủy tinh thủy tinh nóng chảy giảm nhiệt độ độ nhớt lg = (3-4), nhiệt độ (12731082)0C C = 840 J/kg.K=199.92cal/kg.K Nhiệt tiêu tốn Qlng = G*I = G*Ct*(Tnau-Tlng) = 404.5*840*((1400+273)-(1200+273)) = 67956000 J = 67956kJ Thời gian làm nguội Vậy công suất tiêu tốn là: Plng = 67956/3 = 22652 (kJ/h) hay 6.29kW 7.3.5 Tính tốn Qngm tổn thất ngắn mạch Mất mát tổn thất ngắn mạch lấy (15- 20)% nhiệt tính: P cần thiết = P tổng + P ngắn mạch Trong P tổng = P cpci + Pcpp + Plng + Pbxt = 47.5702 (kW) P cần thiết = 47.5702 +47.5702*0.2 = 57.084 (kW) Sau xác định tổng Pcầnthiet cần bổ sung lượng nhiệt dây cáp điện ~ 1.6% tổng Pchi Pchi= 57.084*(1.016) = 57.997 (kW) Vậy công suất cần thiết phải : Plò =  𝑃𝑐ℎ𝑖 =57.997 (kW) Cơng suất lị : P dđ = K* 𝑃𝑐ℎ𝑖 , kW = 1.2*57.997 = 69.5964 kW làm tròn 70kW K = 1.2 – hệ số dự trữ Vậy cơng suất lị 70 kW Khi P>15 kW lị có sơ đồ mạch pha Khi sử dụng pha, công suất điện nhánh : Pnhánh = Pdđ/40 = 70/40 = 1.75, kW Sử dụng điện lưới 380V Điện trở nhánh : Rnhánh = Up2 / (P*103), Ohm Trong : U hiệu pha, Up=220V P công suất nhánh, P=23.3 kW 103 số nhân để chuyển kW sang watt Vậy ta có : R =2202/ (1.75*103) = 12.2 Ohm SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 36 ... phẩm:  Thủy tinh xây dựng  Thủy tinh hình  Thủy tinh kỹ thuật  Bơng thủy tinh  Thủy tinh bao bì  Thủy tinh loại thường pha lê Tổng quan thủy tinh mỹ nghệ Thủy tinh mỹ nghệ loại thủy tinh đặc... nguyên tử  Thủy tinh oxit  Thủy tinh halogen  Thủy tinh khancon  Thủy tinh hỗn hợp  Thủy tinh kim loại Thủy tinh hữu Gốm thủy tinh 1.1 SVTH: BIỆN THỊ HỒNG GẤM – 13H1 Đồ án công nghệ II GVHD:... ĐỘ Ủ THỦY TINH Dựa vào bảng 7.2 trang 54 Giáo trình Công nghệ sản xuất thủy tinh, Em chọn loại thủy tinh có hàm lượng % khối lượng tương tự loại thủy tinh em làm sau: Thành phần Thủy tinh số %Si