Với các nhà máy sản xuất gốm sứ, vật liệu chịu lửa thìkhác: số lợng nguyên liệu sản xuất lại không tập trung ở các mỏ gần nhau, chủng loại nguyên liệu sử dụng sản xuất nhiều ngoài ra một
Trang 1Lời nói đầu
Nguồn năng lợng điện năng đợc khám phá ra là một trong những thành công vĩ đại của loàingời góp phần tạo bớc tiến lớn cho nền khoa học kỹ thuật trên thế giới cũng nh mọi lĩnh vực trongcuộc sống Trong lĩnh vực chiếu sáng cũng vậy, đã ứng dụng một cách rộng rãi nguồn năng lợng
điện năng bằng các sản phẩm bóng đèn tròn dây tóc phát ánh sáng đỏ để thay dần các phơng phápchiếu sáng truyền thống cổ xa nh dùng củi, đuốc, nến sáp hay đèn dầu đốt
Nhng không hề tự mãn với những thành công ấy, qua sử dụng và nghiên cứu con ngời dầnphát hiện ra những nhợc điểm của bóng đèn tròn nh: tốn năng lợng nhiều, phát ánh sáng đỏ gâykhó chịu cho ngời sử dụng Cùng với sự cạn kiệt về nguồn nhiên liệu hoá thạch trên thế giới đãtác động đến mọi lĩnh vực của cuộc sống đòi hỏi con ngời phải tìm tòi và đa ra các giải pháp tiếtkiệm năng lợng một cách tối u
Và bóng đèn huỳnh quang ra đời là một sản phẩm đã khắc phục đợc những nhợc điểm trêncủa bóng đèn tròn: phát ánh sáng trắng, đem lại cảm giác êm dịu cho ngời sử dụng
Nớc ta hiện nay vẫn còn là một nớc nông nghiệp lạc hậu với đại bộ phận dân số sinh sống
ở những vùng quê có mức sống thấp trong khi đó giá thành điện năng đối với mức sống là khácao, mặt khác hiện nay mạng lới điện quốc gia toả khắp mọi nơi trên đất nớc vì vậy nhu cầu vềsản phẩm chiếu sáng nói chung và sản phẩm bóng đèn huỳnh quang nói riêng của thị trờng trongnớc là rất lớn Hiện nay ở nớc ta sản phẩm bóng đèn huỳnh quang đợc sản xuất ở Công ty Bóng
đèn Phích nớc Rạng Đông và Công ty Điện Quang nhng sản lợng không thể đáp ứng đợc nhu cầu
sử dụng Do đó việc cần thiết phải xây dựng nhà máy sản xuất bóng đèn huỳnh quang đợc đặt ra
Với đồ án đợc giao thiết kế nhà máy sản suất bóng đèn huỳnh quang công suất 12 triệuchiếc/năm Nhiên liệu đốt đợc chọn là dầu F0 với u điểm: dễ kiếm, giá thành rẻ, nhiệt sinh cao sẽ
bổ sung cho em ngoài kiến thức lý thuyết đã đợc học thì việc trang bị kiến thức thực tế sản xuất là
điều rất cần thiết Vì đồ án tốt nghiệp có vai trò giúp cho sinh viên tổng hợp kiến thức đã học vàkết hợp với thực tế sản xuất tạo cho sinh viên có một cách nhìn tổng thể về một nhà máy sản xuất,cách tiếp cận, làm quen với công việc thiết kế
Vấn đề lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Trong các nhà máy sản xuất vật liệu Silicát mỗi nhà máy sản xuất một sản phẩm đặc trng
sẽ có những yêu cầu cụ thể về địa điểm xây dựng nhà máy Cụ thể nh: với các nhà máy sản xuất ximăng thì yêu cầu về chủng loại nguyên liệu ít, qui mô sản xuất lớn nên cần có sự tập trungnguyên liệu chính của sản xuất vì vậy mà địa điểm xây dựng nhà máy phải ở gần vùng nguồnnguyên liệu hơn vùng tiêu thụ sản phẩm Với các nhà máy sản xuất gốm sứ, vật liệu chịu lửa thìkhác: số lợng nguyên liệu sản xuất lại không tập trung ở các mỏ gần nhau, chủng loại nguyên liệu
sử dụng sản xuất nhiều ngoài ra một số hoá chất cũng đợc sử dụng trong sản xuất mà hiện naytrong nớc cha đáp ứng đợc yêu cầu sản xuất nên phải nhập từ nớc ngoài, vì vậy địa điểm xây dựngnhà máy phải ở gần nguồn tiêu thụ sản phẩm hơn nguồn nguyên liệu sản xuất
Đối với các nhà máy sản xuất thuỷ tinh nói chung thì các sản phẩm sản xuất ra có đặc điểmdòn, dễ vỡ nên cần hạn chế sự vận chuyển, va đập ngoài ra loại nguyên liệu sử dụng sản xuấtnhiều, không có sự tập trung nguyên liệu sản xuất tại các mỏ nguyên liệu ở gần nhau vì hiện nayphần lớn vật liệu chịu lửa và một số hoá chất phụ để phục vụ quá trình sản xuất trong nớc không
đáp ứng đợc yêu cầu sản xuất Do đó yêu cầu địa điểm xây dựng nhà máy phải ở gần vùng tiêuthụ sản phẩm hơn vùng nguyên liệu sản xuất
Với nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất bóng đèn huỳnh quang công suất 12 triệuchiếc/năm Đây là một nhà máy sản xuất thuỷ tinh có qui mô trung bình nên địa điểm xây dựngnhà máy sẽ đặt ở gần vùng tiêu thụ sản phẩm Ngoài ra việc xây dựng nhà máy cũng phải tuântheo định hớng phát triển của nhà nớc nên địa điểm xây dựng nhà máy cần phải nằm trong quihoạch khu công nghiệp của trung ơng để đảm bảo đợc yêu cầu về vệ sinh công nghiệp và an toànsản xuất Nên địa điểm xây dựng nhà máy sẽ đặt tại khu công nghiệp Sài Đồng huyện Gia Lâmthành phố Hà Nội có cơ sở hạ tầng rất tốt, mạng lới giao thông thuận lợi, lực lợng lao động dồidào đặc biệt là các cán bộ kỹ thuật đợc đào tạo tại các trờng đại học tại Hà Nội và có nguồn tiêuthụ sản phẩm ở thị trờng vùng Đồng Bằng Sông Hồng là rất lớn, theo thống kê tài liệu vùng đồngbằng Sông Hồng có khoảng 18000.000 ngời chiếm khoảng 20% dân số cả nớc
Phần I: phần kỹ thuật
A Kế hoạch sản xuất
Trang 2Sản phẩm bóng đèn huỳnh quang là một loại sản phẩm chiếu sáng với tính năng u việt nh: tiếtkiệm năng lợng, phát ánh sáng dịu…Nên nhu cầu trên thị trờng là rất lớn.
Hiện nay sản phẩm bóng đen huỳnh quang trên thị trờng có 2 loại:
Loại 20w chiều dài L = 600 mm, đờng kính Φ = 32 mm
Loại 40w chiều dài L = 1200 mm, đờng kính Φ = 32 mm
Do vậy ta sẽ đi vào sản xuất hai loại bóng trên
Từ nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp ta đa ra bảng kế hoạch sản xuất nh sau:
Loại sản phẩm Đơn vị tính Sản lợng
Khâu lắp ráp kiểm nghiệm Khâu nấu ủ hình tạo hình
% hao hụt Sản lợng % hao hụt Sản lợng
- Thời gian làm việc một năm theo tính toán là 300 ngày
- Công suất dây chuyền lắp ráp:
Chiều dài của ống thuỷ tinh bán thành phẩm sản xuất bóng đèn <Tham khảo Công ty Bóng
đèn Phích nớc Rạng Đông> loại 40w là l = 1,4 (m) Để sản xuất bóng đèn huỳnh quang loại 20wdùng ống thuỷ tinh bán thành phẩm sản xuất bóng đèn 40w cắt làm 2 ống thuỷ tinh bán thànhphẩm sản xuất bóng đèn 20w
- ống thuỷ tinh sản xuất bóng đèn huỳnh quang có đờng kính : φ = 32 (mm),khối lợng 1 m chiều dài ống: g = 0,21 (Kg/m)
- Tổng chiều dài ống thủy tinh bán thành phẩm kéo ra trong 1 ngày:
)
24/(567874
,1.300
8112493
2
1300
8112493
h m
B Dây chuyền sản xuất
1 Lựa chọn phơng pháp sản xuất và dây chuyền công nghệ
Trong công nghiệp sản xuất việc lựa chọn phơng pháp sản xuất hợp lý đối với một loại sảnphẩm sẽ quyết định đến chất lợng, giá thành và khả năng tiêu thụ sản phẩm đó trên thị trờng Sảnphẩm bóng đèn huỳnh quang là một loại sản phẩm phục vụ chiếu sáng nên thuỷ tinh sản xuất vỏbóng đèn có yêu cầu rất cao về chất lợng thuỷ tinh, do đó lựa chọn phơng pháp sản xuất sử dụng
hệ thống thiết bị điều khiển tự động hoá nhằm đảm bảo quá trình sản xuất ổn định, nâng cao chấtlợng, hạ giá thành sản phẩm
- Phơng pháp phối liệu: Đây là một nhà máy thuỷ tinh có qui mô sản xuất vào loại trungbình mặt khác cùng với sự phát triển của nền kinh tế hiện nay, các ngành công nghiệp khaikhoáng phát triển mạnh các nguyên liệu đợc khai thác, gia công tinh chế ngay tại mỏ nên lựachọn nguyên liệu để sản xuất ở dạng tinh chế hoặc tinh khiết
Trang 3+ Cát dùng từ mỏ cát Vân Hải (Quảng Ninh) có chất lợng đảm bảo cả về thành phần hoálẫn thành phần hạt đặc biệt có hàm lợng các tạp chất có hại rất nhỏ nên nguyên liệu cát chỉ cầnsấy để đảm bảo sự chính xác trong phép định lợng phối liệu.
+ Trờng thạch, Đôlômít, Bột đá vôi hiện nay trong nớc đã sản xuất đợc có chất lợng đảmbảo nên không cần nhập ngoại đợc sử dụng ở dạng bột mịn (đóng bao) Sô đa và hoá chất khácnh: Borax, As2O3, Sb2O3…phục vụ nấu thuỷ tinh hiện nay trong nớc sản xuất không đáp ứng đợcnên nhập ngoại ở dạng tinh khiết
+ Phơng pháp trộn phối liệu: Dùng máy trộn đĩa đảm bảo phối liệu có độ đồng đều và chấtlợng phối liệu khá tốt
- Phơng pháp nạp liệu: Nạp liệu theo phơng thức tự động điều chỉnh theo mức thuỷ tinhtrong lò, phối liệu đợc máy tiếp liệu kiểu lắc rải thành lớp mỏng đồng đều trên bề mặt thuỷ tinhlỏng, đảm bảo phối liệu nhận nhiệt một cách đồng đều và tối đa, tạo sự đồng đều và ổn định nhiệt
độ của thuỷ tinh lỏng trong kênh nạp liệu
- Phơng pháp nấu thuỷ tinh: Sử dụng lò bể liên tục một vòm có buồng hồi nhiệt liên tục với
2 miệng lửa và 1 miệng khói tạo ngọn lửa trong bể nấu có hình chữ U kép sẽ góp phần duy trì đợcchế độ nhiệt trong lò ổn định, thuỷ tinh nấu có độ đồng nhất cao, giảm sự dao động của thuỷ tinhlỏng trong bể nấu tăng tuổi thọ của lò Mặt khác kiểu lò bể liên tục 1 vòm có buồng hồi nhiệt liêntục có cấu tạo đơn giản, tuổi thọ cao, dễ điều khiển, vận hành và khi thi công xây dựng
- Nhiên liệu: Sử dụng nhiên liệu dầu FO có nhiệt sinh cao, có hệ số bức xạ nhiệt của ngọnlửa lớn đảm bảo đợc nhiệt độ nấu và điều khiển nhiệt độ thuỷ tinh đợc dễ dàng
- Phơng pháp tạo hình: Chọn phơng pháp kéo ống Danner đảm bảo đợc ống thuỷ tinh bánthành phẩm có độ mỏng và đồng đều, tỉ lệ phế phẩm thấp, khả năng tự động hoá dây chuyền cao,tiêu hao nguyên vật liệu thấp…
Ngoài ra ngời ta có thể dễ dàng điều chỉnh kích thớc ống huỳnh quang (đờng kính, chiềudày) bằng cách thay đổi các thông số sau:
+ Nhiệt độ phôi củ hành
+ Tốc độ kéo ống
+Tốc độ quay của ống Danner
+ Góc nghiêng của ống Danner
Dây chuyền kéo ống sử dụng dây chuyền thiết bị kéo ống của Hãng Shanghai – Corning(Liên doanh Trung Quốc – Mỹ) đảm bảo đợc chất lợng sản phẩm mặt khác giá thành thiết bị phùhợp với điều kiện sản xuất trong nớc Với năng xuất thiết kế và phần tính toán kế hoạch sản xuấtchọn 1 dây chuyền máy kéo ống
- Dây chuyền lắp ráp bóng đèn huỳnh quang: Hiện nay trên thế giới có nhiều hãng cungcấp dây chuyền lắp ráp nhng dây chuyền lắp ráp của Hàn Quốc đáp ứng đợc cả yêu cầu chất lợngcũng nh giá cả phù hợp <Tham khảo Công ty Bóng đèn Phích nớc Rạng Đông> Các linh kiện phụ
trợ cho dây chuyền lắp ráp bóng đèn nh: dây dẫn, dây tóc, ống thuỷ tinh chì làm loa, làm trụ đợcnhập về để lắp ráp Với công suất thiết kế và sản lợng theo kế hoạch sản xuất sử dụng 2 dâychuyền lắp ráp bóng đèn công suất lắp ráp của mỗi dây chuyền khoảng trên 6 triệu chiếc/năm
2 Dây chuyền sản xuất
Trang 4Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Thuyết minh dây chuyền sản xuất
- Chuẩn bị nguyên liệu hoá chất
+ Cát đợc rửa sạch, đa vào máy sấy thùng quay đợc gầu nâng đa qua sàng rung khử từ đểloại bỏ tạp chất sắt Sau đó lấy cát có thành phần hạt tiêu chuẩn nạp vào xylô chứa cát
+ Sô đa nhập về ở dạng bột mịn đóng bao đợc tời điện đa qua máy tháo bao rồi nạp vàoxylô chứa sô đa
+ Đô lô mít, Trờng thạch nhập về từ mỏ ở dạng bột mịn đóng bao đợc tời điện đa lên máytháo bao qua sàng rung khử từ, nạp vào xylô chứa Đô lô mít và xylô chứa Trờng thạch
+ Mảnh thuỷ tinh thu hồi trong dây truyền sản xuất đa vào kho chứa đợc rửa sạch, đập nhỏtheo tiêu chuẩn nạp vào xylô chứa mảnh
+ Các hoá chất khác nh: Borax (Na2B4O7.10H2O), Sb2O3, CaF2, As2O3, NaNO3, KNO3, MgCO3 đợc chuẩn bị trong các thùng chứa trong kho
- Trộn phối liệu: Cát đợc định lợng nạp vào máy trộn đĩa và làm ẩm, sau đó định lợng nạp
Sô đa, Đô lô mít, Trờng thạch vào máy và trộn đều Các hoá chất khác trộn đều sơ bộ với nhau vànạp vào máy trộn, trộn toàn bộ trong máy trộn Khi trộn đều định lợng nạp mảnh vào máy trộn vàlàm ẩm đến độ ẩm W = 5%, khi đạt độ đồng nhất đợc xả vào các xe thùng cánh lật chuyển sang lònấu
Máy cắt bao Máy sấy
thùng quay
Khử từ
`
Sàng rung khử từ
Xylô trung gian
Lò bể nấu thuỷ tinh
Dây chuyền máy kéo ống daner Kiểm tra ống thuỷ tinh sai qui cách
Đóng gói nhập kho bán thành phẩm Dây chuyền lắp ráp bóng đèn huỳnh quang
Đóng gói nhập kho sản phẩm
Gầu nâng
Trang 5- Công đoạn nấu: Phối liệu trong các xe thùng cánh lật đợc tời điện nạp vào phễu của máy
nạp liệu, máy nạp liệu của lò sẽ tự động nạp liệu vào có theo mức thuỷ tinh trong lò Phối liệuthuỷ tinh trong lò đợc nấu chảy thành thuỷ tinh lỏng ở nhiệt độ 1500 ữ 15400C
Trong quá trình này phối liệu thuỷ tinh sẽ sảy ra các giai đoạn hoá lý gồm: giai đoạn nóngchảy, tạo silicát, tạo thuỷ tinh, khử bọt, đồng nhất hoá Thuỷ tinh lỏng đợc đồng nhất hoá chảy quacống dẫn thuỷ tinh sang bể sản xuất và hạ dần nhiệt độ xuống khoảng 1300 ữ13500C đi vào kênhdẫn thuỷ tinh sang lò Mulf
- Tạo hình: Thuỷ tinh lỏng vào lò Mulf, đợc đốt bằng gas lỏng để duy trì nhiệt độ tạo hình
ổn định, thuỷ tinh lỏng từ kênh dẫn chảy trên ống đất tròn xoay và đợc không khí nén thổi tạothành ống có độ dày mỏng và đờng kính có thể điều khiển đợc, ống thuỷ tinh đợc dẫn trên mángkéo ống qua máy kéo ống đến máy cắt ống và đợc cắt theo độ dài qui định, ống thuỷ tinh bánthành phẩm đợc kiểm tra và bao gói đa vào kho bán thành phẩm
- Lắp ráp bóng đèn: ống thuỷ tinh bán thành phẩm đa qua máy cắt ống đạt độ dài tiêu
chuẩn Sau đó đợc vê miệng bằng lửa và đa vào máy rửa bằng nớc mềm và sấy khô, vỏ bóng đèn
đợc tráng bột điện tử và sấy bằng bức xạ ống thuỷ tinh chì làm trụ và loa đợc đa vào máy làm
đầu trụ cùng dây dẫn, dây tóc phủ bột điện tử đợc máy chăng tóc lắp vào đầu trụ đèn, sau đó đợcsấy sơ bộ Vỏ bóng đã tráng bột điện tử và đầu trụ đèn đợc đa vào máy lắp đầu vỏ bóng sau đó đ-
ợc đa sang máy hàn vỏ trụ bằng lửa và đa vào máy hút chân không, hút đến độ chân không cầnthiết Bóng đèn sau khi hút chân không đợc lắp đầu đèn, đợc gắn keo và hàn vít chân bóng Bóng
đèn lắp ráp xong đợc đa vào máy kiểm tra chất lợng nếu đạt yêu cầu đợc bao gói và nhập vào kho
C Cân bằng vật chất
1 Chọn thành phần hoá thuỷ tinh
Bóng đèn huỳnh quang là sản phẩm tiêu dùng phục vụ trong lĩnh vực chiếu sáng nên yêucầu phải có chất lợng tốt, thuỷ tinh sử dụng sản xuất phải có độ thấu quang cao, trong suốt,không màu, có độ bền cơ, bền điện, bền nhiệt hơn các chủng loại thuỷ tinh khác nh : Thuỷ tinhbao bì… ngoài ra còn phải đáp ứng đợc yêu cầu về thẩm mĩ đó là độ bóng đẹp
- Hiện nay chủng loại bóng đèn huỳnh quang đợc sản xuất tại Công ty Bóng đèn Phích nớcRạng Đông có thành phần hoá nh sau:
2 Lựa chọn nguyên liệu sản xuất
2.1 Nguyên liệu cung cấp SiO 2
SiO2 là ôxít tạo thuỷ tinh chủ yếu, nguyên liệu cung cấp SiO2 dùng cát thạch anh, do yêucầu chất lợng thuỷ tinh nên hạn chế lợng ôxít tạp chất Fe2O3 có hại, do vậy sử dụng nguồn nguyênliệu cát từ mỏ Vân Hải (Quảng Ninh)
Thành phần hoá của cát (tham khảo ở công ty Rạng Đông).
Thành phần hạt:
2.2 Nguyên liệu cung cấp Al 2 O 3
Al2O3 có vai trò làm giảm khuynh hớng kết tinh của thuỷ tinh, tăng độ bền cơ học, độ bềnhoá học, độ bền nhiệt và làm giảm hệ số giản nở nhiệt Để đảm bảo yêu cầu chất l ợng thuỷ tinhnguyên liệu cung cấp Al2O3 dùng Trờng thạch (Lào Cai)
Thành phần hoá của Trờng thạch (tham khảo ở công ty Rạng Đông).
1 , 10 : 355 , 0 6 , 0
%.
07 , 0 : 125 , 0 212 , 0
%.
6 , 1 : 6 , 0 1
%.
6 , 78 : 212 , 0 355 , 0
%.
06 , 0 : 1
mm mm
d
Trang 6% khối lợng 66,52 19,20 0,07 12,21 1
Thành phần hạt:
%
958
,006,0
%
58
,01
2.3 Nguyên liệu cung cấp B 2 O 3
B2O3 đa vào thuỷ tinh làm giảm hệ số giản nở nhiệt, tăng độ bền nhiệt, bền hoá của thuỷtinh, làm giảm khuynh hớng kết tinh của thuỷ tinh, tăng tốc độ nấu lên và thuỷ tinh đợc khử bọt,đồng nhất tốt hơn Nguyên liệu cung cấp B2O3 dùng ở dạng Borax và nhập ngoại qua công ty hoáchất
Nguyên liệu Borax ở dạng Na2B4O7.10H2O tinh khiết 99%
Thành phần hoá học của Borax (tham khảo ở công ty Rạng Đông).
Thành phần hạt: 0,06ữ0,8mm
2.4 Nguyên liệu cung cấp CaO
CaO đa vào thuỷ tinh làm tăng độ bền hoá học của thuỷ tinh ngoài ra còn làm tăng tốc độnấu Do thuỷ tinh bóng đèn có yêu cầu lợng tạp chất oxit gây màu tối thiểu do đó để cung cấpCaO dùng nguyên liệu bột đá vôi, hàm lợng CaCO3 98% mua từ công ty hoá chất Đức Giang
Thành phần hoá của bột đá vôi (tham khảo ở công ty Rạng Đông).
Thành phần hạt:
%
10:06,0
%
90:06,06,0
2.5 Nguyên liệu cung cấp MgO
MgO có trong thuỷ tinh làm giảm khuynh hớng kết tinh của thuỷ tinh, điều chỉnh độ dàicủa thuỷ tinh, ngoài ra kết hợp với thành phần Al2O3 làm tăng độ bền hoá của thuỷ tinh Do yêucầu chất lợng thuỷ tinh nên chọn nguyên liệu cung cấp MgO từ mỏ Đôlômít (Ngọc Long - ThanhHoá) Thành phần hoá của Đôlô mít (tham khảo ở công ty Rạng Đông).
Thành phần hạt:
2.6 Nguyên liệu cung cấp Na 2 O
Na2O làm giảm các tính chất của thuỷ tinh nhng có vai trò quan trọng làm giảm nhiệt độnấu thuỷ tinh Nguyên liệu cung cấp Na2O dùng Sô đa nhập từ Trung Quốc <tham khảo ở công ty Rạng Đông>.
Thành phần hoá của Sô đa:
%
506
,02,0
%
10:1
mm mm
d
%
10:06,0
%
9006
,06,0
%
0:6,0
mm mm
d
Trang 72.7 Các hoá chất phụ trợ khác
Nhóm hoá chất làm tăng mức độ đồng nhất, khử bọt của thuỷ tinh ở nhiệt độ nấu: KNO3,NaNO3, MgCO3, As2O3, Sb2O3 đợc nhập ngoại qua công ty hoá chất, độ tinh khiết 99%
KNO3, NaNO3, dới tác dụng của nhiệt độ cao phân hủy sinh ra khí Khí này sẽ kéo các bọtkhí thoát ra khỏi thuỷ tinh lỏng
KNO3 = K2O + NO2↑+ O2↑NaNO3 = Na2O + NO2↑ + O2↑
Bảng tổng hợp các nguyên liệu chính nấu thuỷ tinh
Tính đơn phối liệu nấu 100 phần trọng lợng thuỷ tinh
Gọi x1: là thành phần trọng lợng thuỷ tinh của cát
x2: là thành phần trọng lợng thuỷ tinh của trờng thạch
x3: là thành phần trọng lợng thuỷ tinh của bột đá vôi
x4: là thành phần trọng lợng thuỷ tlnh của đôlômít
x5: là thành phần trọng lợng thuỷ tinh của sô đa
x6: là thành phần trọng lợng thuỷ tinh của Borax
Các hoá chất phụ trợ thúc đẩy quá trình nấu dựa theo thực tế sản xuất tại công ty bóng đènphích nớc Rạng Đông lựa chọn nh sau:
NaNO3 : 0,56 phần trọng lợng thuỷ tinh
As2O3 : 0,3 phần trọng lợng thuỷ tinh
Sb2O3 : 0,3 phần trọng lợng thuỷ tinh
KNO3 : 1,82 phần trọng lợng thuỷ tinh
MgCO3 : 0,93 phần trọng lợng thuỷ tinh
- Thành phần hoá học của thuỷ tinh đợc lựa chọn nh sau:
Phơng trình với thành phần MgO:
Trang 80,0058.x3 + 0,2125.x4 = 3,45 (4)Phơng trình với thành phần B2O3:
Phơng trình với thành phần Na2O và K2O: Ngoài Na2O do sô đa cung cấp còn 1 phần đợccung cấp bởi trờng thạch và một phần bởi NaNO3, KNO3 đa vào trong quá trình nấu thủy tinh 0,1321.x2 + 0,5758.x5 + 0,127.x6 = 17,02 - 0,634.(0,56 + 1,82) (6)
Trờng thạch: 6,89 phần trọng lợng thuỷ tinh
Bột đá vôi: 0,22 phần trọng lợng thuỷ tinh
Đôlômít: 16,23 phần trọng lợng thuỷ tinh
Sô đa: 24,51 phần trọng lợng thuỷ tinh
Borax: 2,80 phần trọng lợng thuỷ tinh
NaNO3: 0,56 phần trọng lợng thuỷ tinh
KNO3: 1,82 phần trọng lợng thuỷ tinh
As2O3: 0,30 phần trọng lợng thuỷ tinh
Sb2O3: 0,30 phần trọng lợng thuỷtinh
MgCO3: 0,93 phần trọng lợng thuỷ tinh
Do nguyên liệu ở nhiệt độ cao có sự bay hơi khi nấu thuỷ tinh, trong phối liệu có Sô đa vàBorax bay hơi
Sô đa bay hơi 3,2% nên lợng sô đa thực tế dùng là :
2,3100
100.51,24)2,3100(
100
100.8,2)11100(
100
Trờng thạch: 8,04 phần trọng lợng thuỷ tinh
Bột đá vôi : 0,22 phần trọng lợng thuỷ tinh
Đôlômít: 16,23 phần trọng lợng thuỷ tinh
Sô đa: 25,32 phần trọng lợng thuỷ tinh
Borax: 3,15 phần trọng lợng thuỷ tinh
NaNO3 : 0,56 phần trọng lợng thuỷ tinh
KNO3 : 1,82 phần trọng lợng thuỷ tinh
As2O3: 0,3 phần trọng lợng thuỷ tinh
Sb2O3: 0,3 phần trọng lợng thuỷ tinh
MgCO3 : 0,93 phần trọng lợng thuỷ tinh
Tổng: 121,81 phần trọng lợng thuỷ tinh
Trang 9- Hiệu suất nấu thuỷ tinh: H = 100% 82,1( )%
81,121
Hao hụt khi nấu: 100 – 82,1 = 17,9(%)
- Đơn phối liệu tính theo 100 phần trọng lợng phối liệu:
Trờng thạch: 6,60 phần trọng lợng phối liệu
Bột đá vôi: 0,18 phần trọng lợng phối liệu
4 Kế hoạch cung cấp nguyên liệu
- Lợng bột phối liệu cần cung cấp cho lò trong 24h
100
P.G
M: Lợng bột phối liệu cần cung cấp trong 24h
K: Hệ số tính đến sử dụng mảnh, chọn K = 0,5
Gn: Lợng thuỷ tinh nấu trong 24h, Gn = 12000 (Kg/24h)
P : Lợng bột phối liệu cần thiết để nấu 100 Kg thuỷ tinh,
Trang 10- Từ đơn phối liệu và lợng bột phối liệu cần cung cấp có bảng kế hoạch cung cấp nguyênliệu sản xuất:
1 Kích thớc và kết cấu của bể nấu
- Diện tích bể nấu xác định theo công thức: (m2)
K
G
F n=
G: Năng suất thiết kế của bể nấu, G = 12000 (kgTT/24h)
K: Năng xuất riêng phần của bể nấu, K = 750 (kg TT/m2.24h)
F
- Chọn chiều sâu bể nấu: h = 1,0 (m)
- Chiều cao mực thuỷ tinh trong bể nấu so với nền bể: 0,95 (m)
Trang 11- Chiều cao tờng không gian và lớp gạch móc: tờng không gian xây 10 lớp gạch tiêu chuẩn,lớp gạch móc cao: 0,15 (m).
Chiều cao tờng không gian:
h2 = 10.0,065 + 0,15 = 0,8 (m)
- Để hạn chế tác dụng xung nhiệt của ngọn lửa lên vật liệu chịu lửa tờng không gian vàgiảm sạn vật liệu chịu lửa rơi vào khối thuỷ tinh lỏng làm giảm chất lợng thuỷ tinh nên phần tờngkhông gian sẽ lùi ra mỗi bên 0,1m so với thành bể nấu
Chiều rộng tờng không gian bể nấu: B = b + 2.0,1 = 3 + 2.0,1 = 3,2 (m)
1
m
- Kết cấu vòm bể nấu: Gồm 2 lớp gạch
+ Lớp gạch Đinát có chiều dày: δ1 = 0,3 (m)
+ Lớp gạch Đinát nhẹ có chiều dày: δ2 = 0,25 (m)
- Kết cấu tờng bể nấu: Gồm 3 lớp gạch
+Lớp gạch Ziếc côn đúc nóng chảy có chiều dày: δ1 = 0,3 (m)
+Lớp gạch cao Alumin có chiều dày : δ2 = 0,23 (m)
+Lớp gạch Samốt nhẹ bảo ôn có chiều dày: δ3 = 0,25 (m)
- Kết cấu nền bể nấu: Gồm 3 lớp gạch chịu lửa đợc đặt trên tấm thép mài có chiều dày: δ =0,005 (m)
+Lớp gạch Ziếc côn đúc nóng chảy có chiều dày: δ1 = 0,1 (m)
+Lớp gạch Samốt có chiều dày : δ2 = 0,23 (m)
+Lớp gạch samốt nhẹ bảo ôn có chiều dày : δ3 = 0,3 (m)
- Kết cấu tờng không gian bể nấu:
αB
600 1000
Trang 12+ Phần gạch móc đỡ tờng không gian có chiều dày δ = 0,3 (m) đợc xây bằng gạch Mulít
đúc nóng chảy
Chiều cao lớp gạch móc: h = 0,15 (m)
+ Phần tờng không gian có chiều cao h = 10.0,065 = 0,65(m)
Gồm 2 lớp gạch chịu lửa:
Lớp gạch Đinát tiêu chuẩn có chiều dày : δ1 = 0,3 (m)
Lớp gạch Đinát nhẹ bảo ôn có chiều dày: δ2 = 0,23 (m)
,2
3,0.2
16,22,72 1
b
F F b
- Tổng chiều dài bể sản xuất: a = 2,56 + 0,3 = 2,86 (m)
- Chiều sâu bể sản xuất: h'1 = 0,8 (m)
- Chiều cao mực thủy tinh trong bể sản xuất: 0,75 (m)
- Khi xây dựng tờng không gian bể sản xuất thì mỗi bên lùi ra ngoài so với tờng bể sảnxuất: 0,05 (m)
1'
Trang 13- Chiều cao tờng không gian và lớp gạch đỡ chân tờng không gian bể sản xuất:
+ Tờng không gian xây 6 lớp gạch tiêu chuẩn
+ Lớp gạch đỡ chân tờng không gian cao: 0,15 (m)
Chiều cao tờng không gian bể sản xuất:
h2’ = 6.0,065 +0,15 = 0,54 (m)
- Kết cấu vòm bể sản xuất: Gồm 2 lớp gạch
+ Lớp gạch Đinát có chiều dày: δ = 0,23 (m)
+ Lớp gạch Đinát nhẹ có chiều dày: δ = 0,2 (m)
- Kết cấu nền bể sản xuất: Gồm 3 lớp gạch chịu lửa đặt trên tấm thép mài có chiều dày δ =0,005 (m)
+Lớp gạch Ziếc côn đúc nóng chảy có chiều dày: δ1= 0,1 (m)
+Lớp gạch Samốt có chiều dày: δ2 = 0,35 (m)
+Lớp gạch samốt nhẹ có chiều dày: δ3 = 0,45 (m)
- Kết cầu tờng bể sản xuất: Gồm 2 lớp gạch chịu lửa
+Lớp gạch Ziếc côn đúc nóng chảy có chiều dày: δ1 = 0,2 (m)
+Lớp gạch samốt nhẹ có chiều dày: δ2 = 0,23 (m)
- Kết cấu tờng không gian bể sản xuất
+Phần gạch móc dầm đỡ tờng không gian có chiều dày:
δ = 0,3 (m), chiều cao: h = 0,15 (m)
+Phần tờng không gian cao h = 0,39 (m) gồm 2 lớp gạch chịu lửa:
Lớp gạch Đinát dày: δ1 = 0,23 (m)
Lớp gạch Đinát nhẹ bảo ôn dày: δ2 = 0,2 (m)
3 Kênh dẫn thuỷ tinh từ bể nấu sang bể sản xuất
Kênh dẫn đợc xây bằng gạch Ziếcôn đúc nóng chảy dạng khối lớn
Chiều dài kênh dẫn thuỷ tinh: 1,7 (m)
Chiều rộng kênh dẫn thuỷ tinh: 0,4 (m)
Chiều cao kênh dẫn thuỷ tinh: 0,25 (m)
4 Kênh dẫn thuỷ tinh gia công
Trang 14Để đảm bảo sự ổn định của nhiệt độ thuỷ tinh và độ nhớt của thuỷ tinh lỏng trong máy tạohình, thuỷ tinh lỏng từ bể sản xuất đợc đa qua kênh dẫn thuỷ tinh tới máy tạo hình.
Chiều dài của kênh dẫn thuỷ tinh: L = 4 (m)
Chiều rộng kênh dẫn thuỷ tinh: b = 0,4 (m)
Chiều cao kênh dẫn thuỷ tinh: h = 0,6 (m)
e Tính toán cân bằng nhiệt quá trình nấu thuỷ tinh
I Quá trình cháy nhiên liệu
1 Tính lợng không khí cần thiết cung cấp cho quá trình cháy
Nhiên liệu sử dụng để đốt trong lò là dầu FO ít lu huỳnh vì loại nhiên liệu này cung cấp ợng nhiệt cao, sạch, rẻ và rất sẵn có trên thị trờng
l-Chọn dầu FO có thành phần nh sau: <IV 295>–
W: độ ẩm của nhiên liệu
A: phần trăm khoáng không cháy đợc trong nhiên liệu
- Nhiệt trị của nhiên liệu: <II 145>–
Qt = [339.C + 1030.H - 108,9.(0 - S) - 25.(9.H + W )]
187,4
1
2
123,0
2H +2
32
005,
18
01,
,0
1021,0.4,
Chọn hệ số không khí d α = 1,2
Trang 15- Lợng không khí khô cần thiết để 1 kg nhiên liệu cháy hoàn toàn:
Lα = LO α <I 166>– = 10,89.1,2 = 13,07 (m3/kg NL)
- Trong thực tế không khí cung cấp cho quá trình cháy không phải khô hoàn toàn mà luônchứa 1 lợng ẩm nhất định, do đó lợng không khí thực tế cần thiết cho quá trình cháy 1 kg nhiênliệu hoàn toàn bằng:
H W
12,1.(
21,0)
1.(
21,
457,0
%100
588,1
%100
2
%100
324,10
%100
2
α
V V
Trang 160035,0
%100
II Nhiệt độ cháy của nhiên liệu
1 Nhiệt độ cháy calo
Nhiệt độ calo đợc tính theo công thức:
' L t.
C t C Q
K
kk kk n
n
Qt : Nhiệt trị của nhiên liệu, Qt = 9289,44 (kcal/kg NL)
Cn,tn: Tỷ nhiệt, nhiệt độ của nhiên liệu, (kcal/kg NL.0C)
Ckk, tkk:Tỷ nhiệt, nhiệt độ của không khí cháy, (kcal/kg NL.0C)
L'α: Thể tích không khí thực tế cung cấp cho quá trình cháy 1 kg nhiên liệu, L'α =13,44 (m3/kg NL)
Vα, Ck: Thể tích và tỷ nhiệt sản phẩm cháy
Vα = 14,373 (m3/kg NL)
Do đặc điểm của nhiên liệu dầu FO có độ nhớt rất lớn, dễ đóng rắn ở nhiệt độ thờngnên dầu phải đợc sấy nóng để làm tăng độ linh động của dầu giúp cho quá trình vậnchuyển dầu trong đờng ống đợc dễ dàng và để quá trình tạo bụi đốt cháy dầu đợc triệt để,nhng nếu nhiệt độ sấy dầu cao quá sẽ gây sự phân hủy dầu gây mất an toàn trong sản xuất
Để đảm bảo an toàn sản xuất nhiệt độ sấy dầu: tn = 1050C
+Tỷ nhiệt của dầu FO: Cn = (1738 + 2,5 tn)
187,4
10− 3
Cn = (1738 + 2,5 105 ) 0,478
187,4
./(35,
Trang 172327
23272300
T
T t
Chấp nhận giả thiết
Vậy nhiệt độ calo của sản phẩm cháy là Tc = 23000C
2 Nhiệt độ cháy lý thuyết
ở nhiệt độ cao 1 phần CO2, H2O trong sản phẩm cháy bị phân huỷ làm tiêu tốn nănglợng theo phản ứng:
+
V C
Q ' L t.
C t C Q
k
f kk
kk n
n
)
(2105373
,14.4,0
33,127644
,13.900.334,0105.478,044,9289
1 Cân bằng nhiệt bể nấu
Trong bể nấu có nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu TTT = 1725 0C và nhiệt độ nấu thuỷtinh Tn = 1540oC nên coi nhiệt độ của khối thuỷ tinh lỏng trong bể nấu: T = 15400C Nhiệt độkhông khí: Tkk = 250C
Trang 18a Nhiệt cung:
1 Thế nhiệt của nhiên liệu khi cháy: Q1a = Qt x (kcal/h)
x: lợng nhiên liệu tiêu tốn trong 1h,( kg/h )
Qt: nhiệt trị của nhiên liệu, Qt = 9289,44 (kcal/kg NL)
Q1a = 9289,44.x (kcal/h)
2 Nhiệt do nhiên liệu mang vào: Q2a = cn tn x (kcal/h)
cn: nhiệt dung của nhiên liệu, cn = 0,478 (kcal/kg.oC)
tn: nhiệt độ của nhiên liệu, tn = 105oC
Q2a = 0,478.105.x = 51,14.x (kcal/h)
3 Nhiệt độ không khí mang vào:
Q3a = [(L'α - 0,1.LO).C kk2.t kk2 1
1 kk kk
L.1,0
4 Nhiệt do phối liệu mang vào: Q4a = cpl .t Mpl + Cm t Mm
cpl : tỷ nhiệt trung bình của bột phối liệu, (kcal/kg.0C)
cpl = 0,23 (kcal/kg.0C) <III 224>–t: nhiệt độ của phối liệu, t = 250 C
Mpl : khối lợng bột phối liệu sử dụng trong 1h, MPl = 304,53 (kg/h)
cm : tỷ nhiệt trung bình của mảnh phối liệu
cm = 0,1794 + 0,632.10-4.t <III 224>– = 0,1794 + 0,632.10-4.25 = 0,181 (kcal/kg.0C)
Mm: Khối lợng mảnh phối liệu dùng 1h, Mm = 250 (kg/h)
B=
n: Hệ số dòng của thuỷ tinh, chọn n = 2
ttt: Nhiệt độ dòng thuỷ tinh đối lu từ bể sản xuất, ttt = 13500C
Trang 19ctt: Tỷ nhiệt của dòng thuỷ tinh, (kcal/kg.0C).
ctt = 0,1605 + 1,1.10-4.ttt <III 222>– = 0,1605 + 1,1.10-4.1350 = 0,309 (kcal/kg.0C)
Q5a = (2 1).0,309.1350 208575( / )
24
12000
h kcal
Từ đơn phối liệu và bảng tổng hợp thành phần nguyên thuỷ liệu tính đợc:
bảng lợng các oxit tạo thuỷ tinh trong 100 kg phối liệu
56,33 70,55
1,366 1,67
0,021 0,03
4,044 5,07
3,092 3,87
12,23 15,32
1,265 1,58
79,82 100
Bảng tính lợng khí sinh ra từ 100 kg phối liệu
Trang 205,942 7,39 48
1,038 0,22 1,43
0,014 0,005 0,03
0,228 - -
0,006 - -
22,513 15,395 100
- Từ bảng tính lợng khí sinh ra từ 100 kg phối liệu có thành phần khí tạo ra từ phối liệu: Xk
= 22,51%
- Lợng bột phối liệu khô cần thiết để tạo 1 kg thuỷ tinh
)
/(816,051,2208,45100
100100
100
kgTT kgPL X
X
G
k m
−+
=
−+
=
Lợng mảnh có trong phối liệu tạo 1 kg thuỷ tinh
)
/(368,051,2208,45100
08,45
X G
k m
m
−+
=
−+
=
- Hiệu ứng nhiệt tạo 1 kg thuỷ tinh:
+ Tiêu tốn nhiệt để nhận CaSiO3 từ CaCO3:
q1= 367.GCaO <III 233>– = 367.0,00097 = 0,356 (kcal/kg)
+ Tiêu tốn nhiệt để nhận Na2SiO3 từ Na2CO3:
q2 = 227,3.GNa2O <III 233>– = 227,3.0,11745 = 26,696 (kcal/kg)
+ Tiêu tốn nhiệt để nhận Na2B4O7 từ borax:
q3 = 707.(GNa2O+GB2O3) <III 233>– = 707.0,01586 = 11,213 (kcal/kg)
+ Tiêu tốn nhiệt để nhận MgCa(SiO3) từ đôlômit:
q4 = 658,6.(GMgO+GCaO) <III 233>– = 658,6.0,06721 = 44,265 (kcal/kg)
+ Tiêu tốn nhiệt để nhận Na2SiO3 từ NaNO3 :
q5 = 990.GNa2O <III 233>– = 990.0,00164 = 1,264 (kcal/kg)
+ Tiêu tốn nhiệt để nhận K2SiO3 từ KNO3 :
q6 = 756,2.GK2O <III 233>–
Trang 21/(91
i
i kcal kg q
Nhiệt độ nấu thuỷ tinh: tn = 15000C
cm, Gm: Tỷ nhiệt, khối lợng của mảnh thuỷ tinh
qđ = 0,3299.1540 - (0,816.0,23.25 + 0,368.0,1795.25)
= 501,70 (kcal/kgTT)
- Nhiệt nóng chảy bột phối liệu tạo 1kg thuỷ tinh:
qc = 83.GPL.(1- 0,01.Gk) <III 224>– = 83.0,816.(1- 0,01.22,51) = 52,48 (kcal/kgTT)
- Nhiệt đốt nóng sản phẩm khí hình thành khi tạo 1kg thuỷ tinh :
Vậy tổng hiệu ứng nhiệt tạo 1 kg thuỷ tinh:
q1b = qq + q đ + qc + qk
= 74,26 + 501,70 + 52,48 + 83,66 = 712,10 (kcal/kgTT)
Trang 22- Nhiệt tiêu tốn tạo thuỷ tinh trong 1 giờ:
)
/(35605024
12000.10,71224
.1
Vα : Thể tích sản phẩm cháy 1kg nhiên liệu, Vα = 14,373 (m3/kgNL)
t: nhiệt độ khí thải ra khỏi bể nấu, t = 13000C
Vk: Thể tích sản phẩm khí do phối liệu phân huỷ, (m3/h)
)
/(81,6224
12000.816,0.15395,0
V
ck1, ck2: tỷ nhiệt của sản phẩm cháy do phối liệu phân huỷ ở nhiệt độ T = 13000C
Tỷ nhiệt của các khí trong sản phẩm cháy: CO2, N2, O2, H2O, SO2 ở 13000C
0318,0.3608,07183,0.4306,01105,0.5495,0
0 3
5 1 1
C m kcal
X C
i k
=+
+
++
+
=Σ
0003,0.55,048,0.4306,05054,0.5495,0
i
i i k
C m kcal
X C c
Q2b = 14,373.0,377.1300.x + 62,81.0,485.1300 = 7044,21 x + 39601,71 (kcal/h)
3 Tổn thất nhiệt do dòng thuỷ tinh mang sang bể sản xuất
Q3b = n.B.C.Tn: Hệ số dòng thuỷ tinh , n = 2
24
12000
h kg
B=
T: Nhiệt độ dòng thủy tinh sang bể sản xuất, T = 15000 CC: Tỷ nhiệt của dòng thuỷ tinh
C = 0,1605 +1,1.10-4.T <III 222>– = 0,1605 +1,1.10-4.1500 = 0,3255 (kcal/kg.0C)
Q3b = 0,3255.1500 488250( / )
24
12000
Trang 23+ Lớp gạch Đinát nhẹ có chiều dày δ2= 0,25(m).
- Chiều dài mặt trong cung vòm lớp gạch Đinát:
360
60.14,3.2.360
.2
360
.2
360
60.14,3.2).(
360
.2
2 1
L L
3
16.2
)66,335,3
m b
93,366,3
2
2 3
2
b
F L L
- Diện tích cấp nhiệt từ mặt ngoài lớp gạch dinát xốp ra môi trờng:
)
(96,203
16.93,3
- Nhiệt độ mặt trong của vòm bể nấu: T1 = 15000C
Nhiệt độ môi trờng không khí: Tkk= T4 = 250C
- Giả thiết: Nhiệt độ mặt ngoài gạch đinát: T2 = 11950C
Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch đinát nhẹ: T3 = 1250C
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp gạch vòm đinát
- Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài lớp gạch đinát nhẹ ra môi trờng:
2
δ
Trang 24α = 2,6 5,67 100 100 1,1631
4 3
4 4
4 3 4
3 4
−
T T
T T
1.)298398(
100
298100
398
8,0.67,5298398
6,2
4 4
2 1
F Q
T T F T T
b λ
δλ
δ− −> − = (1)
- Tæn thÊt nhiÖt qua líp g¹ch ®in¸t xèp b¶o «n:
2 2
3 2
F Q
T T F T T
b λ
δλ
T T
b λα
2
2 1 1
1
1
δλ
δ
)
/(46,28211
96,20.78,13
124
,20.32,0
25,0693,18.57,1
3,0
251500
1
4
3 2
2
2 1
1 1
2 1 4
h kcal Q
F F
F
T T Q
−
=
αλ
δλ
1
693,18.57,1
3,0.46,282111500
λδ
F
0 2
2
24,20.32,0
25,0.46,282116
,1211
λδ
5 Tæn thÊt nhiÖt qua têng kh«ng gian
a Tæn thÊt nhiÖt qua líp g¹ch têng kh«ng gian:
- Têng x©y 2 líp: Líp g¹ch ®in¸t dµy: δ1 = 0,3 (m)
Trang 254 4
4 3 4
3 4
−
T T
T T
100
298100
398.8,0.67,5298398
6,2
4 4
78,13
132,0
23,058,1
3,0
2515001
2 2 2
2 1 1
4 1 '
5
h m kcal
T T
−
=
αλ
δλ
3,0.27,1503
=λδ
Trang 26T3KT = T2KT- q'5b 0C
2
32,0
23,0.27,15038,
=λ
δ
- Tổn thất nhiệt qua lớp gạch tờng không gian:
Q'5b = q'5b F1 = 1503,27.6,93 = 10417,66 (kcal/h)
b Tổn thất nhiệt qua lớp gạch móc dầm
- Vị trí lớp gạch móc dầm tiếp giáp giữa tờng không gian và tờng bể nấu
- Giả thiết: nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch: T2 = 3400C
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp gạch móc dầm:
1.100100
67,5
6,2
3 2
4 3
4 2 3
2 4
−
T T
T T
1.)298613(
100
298100
613.9,0.67,5298613.6,2
4 4
128,2
3,0
25
h m kcal
Trang 27T2KT = T1 - q''5b 3400C
28,2
3,0.18,8816
6 Tổn thất nhiệt qua tờng bể nấu
a Tổn thất nhiệt qua phần tờng bể nấu không bảo ôn
- Chiều cao phần không bảo ôn: h1 = 0,2 (m)
- Diện tích bề mặt truyền nhiệt phần tờng bể không bảo ôn:
Fk = 0,2.(3 + 2.5,33) = 2,73 (m2)
- Nhiệt độ mặt trong của tờng bể: T1 = 15000C
Nhiệt độ môi trờng: T3 = 250C
- Giả thiết:
+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch ziếc côn đúc nóng chảy: T2= 3500C
- Hệ số truyền nhiệt trung bình của lớp gạch ziếc côn đúc nóng chảy phần gạch không bảo
ôn:
Nhiệt độ trung bình của gạch Ttb = T1 T2 9250C
2
3501500
1 T
T
100
T 100
T 67 , 5 T T 6 , 2
3 2
4 3
4 2
3 2 4
−
Hệ số độ đen của gạch ziếc côn đúc nóng chảy: ε = 0,9
α2=
163,1
1.)298623(
100
298100
623.9,0.67,5298623
6,2
4 4
128,2
3,0
25
h m kcal
3,0.17,8857
=
Trang 28Đánh gía kết quả:
350
6,334350100.2
2 2
Lớp gạch Ziếc côn chiều dày: δ1 = 0,3 (m)
Lớp gạch cao Alumin chiều dày: δ2 = 0,23 (m)
Lớp gạch Samốt nhẹ chiều dày: δ2 = 0,25 (m)
- Chiều cao phần gạch có bảo ôn: h2 = 1 (m)
- Diện tích truyền nhiệt phần gạch có bảo ôn:
Fb = h2.(b + 2.a1) = 1.(3 + 2.5,33) = 13,66 (m2)
- Giả thiết:
+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch ziếc côn: T2 = 14300C+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch cao alumin: T3 = 13250C+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch samốt nhẹ: T4 =1000CNhiệt độ mặt trong lớp gạch ziếc côn: T1 = 15000CNhiệt độ môi trờng: T5 = 250C
- Nhiệt độ trung bình của lớp ziếc côn:
2
14301500
+
Hệ số dẫn nhiệt trung bình lớp ziếc côn: λ1 = 3,56 (kcal/m.h.0C)
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp cao Alumin:
Trang 294 5
4 4 5
4 4
−
T T
T T
100
298100
373.75,0.67,5298373.6,2
4 4
−
17,12
118,0
25,073,1
23,056,3
3,0
2515001
3
3 2
2 1 1
5 1
αλ
δλ
δλδ
T T
3,0.70,873
=λδ
2
73,1
23,070,8734,
=λδ
3
18,0
25,070,8732,
=λδ
Vậy tổn thất nhiệt qua phần gạch bể nấu có bảo ôn:
Q''6b = q''6b Fb = 873,70.13,66 = 11934,74 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua tờng bể nấu
Q6b = Q'6b + Q"6b = 24180,07 + 11934,74 = 36114,79 (kcal/h)
7 Tổn thất nhiệt qua nền bể nấu
- Diện tích truyền nhiệt nền bể nấu Fn = 16(m2)
- Nền bể nấu có kết cấu gồm 3 lớp gạch :
+ Lớp gạch Ziếcôn đúc nóng chảy chiều dày δ1 = 0,1 (m)
+ Lớp gạch Samốt chiều dày δ2 = 0,23 (m)
+ Lớp gạch samốt nhẹ chiều dày δ3= 0,3 (m)
Trang 30Tấm thép mài lót đáy dày δ4= 0,005 (m)
- Nhiệt độ mặt trong lớp gạch ziếc côn T1 = 15000C
Nhiệt độ môi trờng T6 = 250C
- Giả thiết:
+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch ziếc côn: T2 = 14550C+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch samốt: T3 = 12250C+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch samốt nhẹ: T4 = 1350C+ Nhiệt độ mặt ngoài tấm thép: T5 = 1340C
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp gạch ziếc côn đúc nóng chảy:
=+
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp gạch samốt nhẹ:
=+
- Hệ số dẫn nhiệt của tấm thép: λ4 = 43,16 (kcal/m.h.0C)
- Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt tấm thép ra môi trờng:
1 T
T 100
T 100
T 67 , 5 T T 6 , 2
6 5
4 6
4 5
4
6 5
−
Hệ số độ đen của tấm thép mài ε = 0,6
1.298407
100
298100
407.6,0.67,5298407.6,2
`
4 4
3
δ4δ
T6
Trang 31005,038,0
3,034,1
23,056,3
1,0
2515001
4
4 3
3 2
2 1 1
6 1
++
++
−
=++++
−
αλ
δλ
δλ
δλδ
T T
1,0.13,1379
=λδ
2
34,1
23,0.13,13793,
=λδ
3
38,0
3,0.13,13796
,
=λδ
3
16,43
005,0.13,13798
,
=λδ
- Tổn thất nhiệt qua nền bể nấu:
Q7b = q7b.Fn= 1379,13.16 = 22066,10 (kcal/h)
8.Tổn thất nhiệt do bức xạ
a Bức xạ nhiệt qua tờng hoa sang bể sản xuất
- Diện tích tiết diện không gian giữa bể nấu và bể sản xuất:
F = F1 + F2 = R R Sin B.h
2
1360
2,3.60.14,
Để giảm tổn thất nhiệt do bức xạ từ bể nấu sang bể sản
xuất phần không gian giữa bể nấu và bể sản xuất đợc xây 1 tờng hoa dày δ = 0,3(m), trên ờng hoa có để các lỗ có kích thớc 0,2x0,2(m), phân bố đều trên toàn tiết diện tờng hoa,tổng diện tích các ô lấy bằng 30% diện tích tiết diện tờng hoa
T.163,1
67,
T1: Nhiệt độ môi trờng bể nấu, T1 = Ttt = 17250C = 19980K
T2: Nhiệt độ môi trờng bể sản xuất, do nhiệt độ yêu cầu của thuỷ tinh lỏng tại máytạo hình T <13500C nên nhiệt độ trung bình của thuỷ tinh lỏng trong bể sản xuất chọn T =
13000C
Nhiệt độ môi trờng bể sản xuất T2 = 15000C = 17730K
F: diện tích bức xạ nhiệt, Fbx= 1,046 (m2)
Trang 32Q'8b= 1,046 92623,62( / ).
100
1773100
19983
,0.163,1
67,
h kcal
163,1
67,
100
298100
1998
3,0.163,1
67,
h Kcal
c Tổn thất nhiệt do bức xạ nhiệt qua lỗ quan sát
- Tại bể nấu có 2 lỗ quan sát luôn mở (đặt ở tờng không gian)
Chiều dày tờng: δ = 0,53 (m)Bán kính lỗ cửa quan sát: R = 0,03 (m)
- Diện tích cửa quan sát: F = π.R2 = 3,14.0,032 = 0,0028 (m2)
- Hệ số mở của lỗ quan sát: ϕ = 0,1
100100
163,1
67,
100
298100
1998.1,0.163,1
67,
h Kcal
9 Nhiệt mất khác: Do sự bức xạ nhiệt qua miệng lửa, dẫn nhiệt qua khe dãn nở nhiệt, bức
xạ nhiệt qua khe đặt vòi phun và mở các lỗ quan sát đóng kín, dẫn nhiệt của các can nhiệt…nênchọn tổng lợng nhiệt mất khác bằng 5% tổng nhiệt mất của bể nấu
1.1 Cân bằng nhiệt bể nấu
a Nhiệt cung:
- Thế nhiệt nhiên liệu: 9289,44 x (kcal/h)
- Nhiệt do nhiên liệu mang vào: 51,14 x (kcal/h)
- Nhiệt do không khí mang vào: 3746,47.x (kcal/h)
- Nhiệt do phối liệu mạng vào: 2882,30 (kcal/h)
- Nhiệt do dòng thuỷ tinh đối lu từ bể sản xuất: 208575 (kcal/h)
Tổng nhiệt cung: 13087,05.x + 211457,30 (kcal/h)
Trang 33b Nhiệt chi:
- Nhiệt nấu thuỷ tinh: 356050 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt do khí thải: 7044,21.x + 39601,71 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt do dòng thuỷ tinh sang bể sản xuất: 488250 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua vòm bể nấu: 28211,46 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua tờng không gian: 28490,83 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua tờng bể nấu: 36114,79 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua nền bể nấu: 22066,10 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt do bức xạ: 120796,48 (kcal/h)
- Nhiệt mất khác: chiếm 5% tổng nhiệt mất
Tổng nhiệt chi: (1 + 0,05).(7044,21.x +1119581,37 ) (kcal/h)
Trong bể nấu: Tổng lợng nhiệt mang vào bằng tổng lợng nhiệt tiêu tốn nên phơngtrình cân bằng tổng nhiệt cung và tổng nhiệt chi
13087,05.x + 211457,30 = ( 1 + 0,05).(7044,21.x + 1119581,37)
Giải phơng trình đợc: x = 169,4 (kg/h)
1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật quá trình nấu thuỷ tinh
- Lợng nhiên liệu tiêu tốn nấu 1kg thuỷ tinh:
)
/(339,012000
24.4,169
kgTT kgNL
- Hiệu suất nhiệt nấu thuỷ tinh :
30,2114574
,169.05,13087
1 Nhiệt mất do dòng thuỷ tinh đối lu trở lại bể nấu
Q1b = 208575 (kcal/h)
2 Nhiệt mất do dòng thuỷ tinh lấy gia công
Q2b = B.C.TB: Lợng thuỷ tinh lỏng lấy gia công, B = ( / )
Trang 34C = 0,1605 + 1,1.10-4.T <III 222>– = 0,1605 + 1,1.10-4.1300 = 0,3035 (kcal/kgTT).
Q2b = 0,3035.1300 197275 ( / )
24
12000
h kcal
=
3 Tæn thÊt nhiÖt qua vßm bÓ s¶n xuÊt
- KÕt cÊu vßm bÓ s¶n xuÊt: gåm 2 líp g¹ch
+ Líp g¹ch §in¸t cã chiÒu dµy: δ1 = 0,23 (m)
+ Líp g¹ch §in¸t nhÑ cã chiÒu dµy: δ2 = 0,2 (m)
- ChiÒu dµi mÆt trong cung vßm líp g¹ch ®in¸t:
360
60.14,3.2.360
360
2
360
2
2 1
απ
- DiÖn tÝch truyÒn nhiÖt trung b×nh cña líp g¹ch ®in¸t:
2
07,383,2.2
2 2
2 3
- HÖ sè cÊp nhiÖt tõ mÆt ngoµi cña vßm ra m«i trêng:
Trang 35( ) 1,163
1.100100
67,5
6,2
3 2
4 3
4 2 3
2 4
−
=
T T
T T
403
100
298100
403.8,0.67,5298403.6,2
4 4
−
=α
α = 14,02 (kcal/m2.h 0C)
- Tæn thÊt nhiÖt qua líp g¹ch ®in¸t vßm bÓ s¶n xuÊt:
1 1
2 1
F Q
T T F T T
b
λ
δλ
3 2
F Q
T T F T T
b λ
δλ
T T
b λα
2
2 1 1
1
1
δλ
δ
)
/(72,14005
38,9.04,13
108
,9.32,0
20,044,8.50,1
23,0
251350
1
2 1 1 1
4 1 3
h kcal
F F
F
T T
−
=
αλ
δλ
1
44,8.57,1
3,0.72,140051350
λδ
F
0 2
2
08,9.32,0
2,0.72,140056
,1095
λδ
4 Tæn thÊt nhiÖt qua têng kh«ng gian bÓ s¶n xuÊt
a Tæn thÊt nhiÖt qua phÇn g¹ch mãc dÇm têng kh«ng gian
+ ChiÒu dµy líp g¹ch mãc dÇm : δ = 0,3 (m)
Trang 36- Giả thiết: Nhiệt độ mặt ngoài của lớp gạch móc dầm: T2 = 3000C
- Nhiệt độ mặt trong của lớp gạch móc dầm: T1 = 13000C
= 2,11 (kcal/m.h.0C)
- Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt gạch vào môi trờng:
1.100100
67,5
6,2
3 2
4 3
4 2 3
2 4
−
=
T T
T T
573
100
298100
573.9,0.67,5298573.6,2
4 4
−
=α
α= 25,41 (kcal/m2.h.0C)
- Tổn thất nhiệt riêng phần qua lớp gạch móc dầm:
41,25
111,2
3,0
2513001
C h m kcal T
T
=+
−
=+
−αλδ
- Kiểm tra nhiệt độ giả thiết:
11,2
3,0.45,7023
=λδ
- Tổn thất nhiệt qua phần gạch móc dầm:
Q'4b = q'4b.F1 = 7023,45.1,25 = 8779,31 (kcal/h)
b Tổn thất nhiệt qua lớp gạch tờng không gian
- Diện tích truyền nhiệt:
F2 = b.h1+ b2 2 2
2
1360
h a Sin +
Chiều cao lớp gạch phần tờng không gian: h2 = 0,39 (m)
Chiều cao lớp gạch tờng không gian bể sản xuất: h1 = 0,54
(m)
Góc nghiêng cuốn vòm: α = 600
Sinh viên: Nguyễn Quang Huy Lớp: Silicat - K42 - 36
Trang 37- Tờng không gian xây 2 lớp gạch gồm:
+ Lớp gạch đinát có chiều dày: δ1 = 0,23 (m)
+ Lớp gạch đinát nhẹ có chiều dày: δ2 = 0,2 (m)
- Nhiệt độ mặt trong của tờng bể: T1 = 13000C
Nhiệt độ không khí: T4 = 250C
- Giả thiết: Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch đinát: T2 = 10300C
Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch đinát nhẹ: T3 = 1400C
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp gạch đinát:
- Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài của tờng vào môi trờng:
1.100100
67,5
6,2
3 2
4 3
4 2 3
2 4
−
=
T T
T T
100
298100
413.8,0.67,5298413.6,2
4 4
−
=α
α =14,51 (kcal/m2.h.0C)
- Tổn thất nhiệt riêng phần qua phần gạch tờng không gian:
51,14
138,0
2,045,1
23,0
2513001
2 2
2 1 1
−αλ
δλδ
- Kiểm tra nhiệt độ giả thiết:
23,0.31,1691
=λδ
Trang 38,
=λδ
- Nhiệt tổn thất qua phần gạch tờng không gian:
Q"4b= q"4b.F2 = 1691,31.4,35 = 7357,20 (kcal/h)
Vậy tổn thất nhiệt qua tờng không gian:
Q4b=Q‘
4b + Q” 4b = 8779,31 + 7357,20 = 16136,51 (kcal/h)
5 Tổn thất nhiệt qua tờng bể sản xuất
Tờng bể sản xuất cao: h = 0,8 (m)
Chiều cao tờng phần không bảo ôn: h1 = 0,2 (m)
Chiều cao tờng phần có bản ôn: h2 = 0,6 (m)
Tờng bể sản xuất dùng gạch ziếc côn đúc nóng chảy dày δ1 = 0,2 (m)
Phần bảo ôn có 2 lớp gạch bảo ôn:
+ Gạch samốt xốp có chiều dày δ2 = 0,23 (m)
a Tổn thất nhiệt qua phần gạch không có lớp bảo ôn:
- Diện tích truyền nhiệt của tờng bể: FK =2.h1.a + 2.b.h
FK = 2 0,2 2,86 + 2.2,6 0,8 = 5,304 (m2)
- Nhiệt độ mặt trong của tờng bể: T1 = 13500C
Nhiệt độ không khí: T3 = 250C
- Giả thiết: Nhiệt độ mặt ngoài của tờng bể sản xuất: T2= 3000C
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của gạch:
( )
2.10.931,
67,5
6,2
3 2
4 3
4 2 3
2 4
−
=
T T
T T
100
298100
573.9,0.67,5298573.6,2
4 4
−
=α
α = 25,05 (kcal/m2.h.0C)
- Tổn thất nhiệt riêng phần qua phần gạch không bảo ôn:
05,25
133,1
2,0
2513001
2 3
T
=+
−
=+
−αλδ
Trang 39=λδ
- Tổn thất nhiệt qua phần gạch không bảo ôn:
Q'5b = q'4b .FK = 6962,83.5,304 = 36930,85 (kcal/h)
b Tổn thất nhiệt qua phần gạch có bảo ôn
+ Lớp gạch Ziếc côn đúc nóng chảy chiều dày: δ1 = 0,2 (m)
+ Lớp gạch Samốt xốp chiều dày: δ2 = 0,23 (m)
- Chiều cao phần tờng bể có bảo ôn: h2 = 0,6 (m)
- Diện tích truyền nhiệt phần có bảo ôn:
Fb = 2 a h2 = 2 2,86 0,6 = 3,432 (m2)
- Nhiệt độ mặt trong tờng bể: T1 = 13500C
Nhiệt độ môi trờng: T4 = 250C
- Giả thiết:
+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch ziếc côn:
T2= 10600C+ Nhiệt độ mặt ngoài lớp gạch sa mốt nhẹ:
T3 = 1300C
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của gạch ziếcôn:
( )
2.10.931,
=+
67,5
6,2
4 4
4 4
4 3 4
3 4
−
=
T T
T T
403
100
298100
403.75,0.67,5298403.6,2
4 4
−
=α
Trang 4023,00,1
2,0
2513001
2
2 1 1
−αλ
δλ
2,0.18,1452
=λδ
23,0.18,14526,
=λδ
- Tổn thất nhiệt qua tờng bể sản xuất có bảo ôn:
Q"5b = q"5b.Fb = 1452,18 3,432 = 4983,88 (kcal/h)
Vậy tổn thất nhiệt qua tờng bể sản xuất:
)
/(73,4191488
,498385
,36930
'' 5
' 5
6 Tổn thất nhiệt qua nền bể sản xuất
- Kết cấu nền bể sản xuất
+ Gạch Ziếcôn đúc nóng chảy chiều dày: δ1 = 0,1(m)
+ Gạch Samốt có chiều dày: δ2 = 0,35 (m)
+ Gạch samốt nhẹ có chiều dày: δ3 = 0,45 (m)
Tấm thép mài chiều dày: δ4 = 0,005 (m)
- Diện tích bề mặt truyền nhiệt : Fsx = 7,2 (m2)
Nhiệt độ của môi trờng bên ngoài: T6 = 250C
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp gạch ziếc côn:
=+
- Hệ số dẫn nhiệt trung bình của lớp gạch samốt nhẹ:
