Материальный баланс процесса стекловарения

Приход

1. Тепло, вносимое влажной шихтой и боем, кДж/100 кг стекломассы по формуле (1.46) из [1]:

Qⁿ = t_н2о ∙ (G_шб ∙ С_ш +G_б ∙ С_б +В_н2о ∙ С _н2о), (2.51)

где − температура шихты, поступающей на варку стекла, °С, t_ш = 20°С; − средние теплоемкости соответственно шихты, стеклянного боя и воды, кДж/(кг∙К).

Средняя теплоемкость шихты может быть принята равной 0,963 кДж/(кг∙К).

Средняя теплоемкость стекла (стеклобоя) при температуре 0–20°С рассчитывается по данным состава стекла и теплоемкостей оксидов, образующих стекло, кДж/(кг · К). Формула (1.47) из [1]:

(2.52)

где − содержание оксидов в стекле, мас. %; − расчетные коэффициенты, соответствующие отдельным оксидам. Значения приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Коэффициент для расчета средней теплоёмкости стёкол

Оксид	Сi	Оксид	Сi
CaO	0,628	R2O	1,068
SiO2	0,712	Fе2O3	0,670
Al2O3	0,816	MgO	1,026

С = (73,12 ^. 0,712+0,07 ^. 0,670+2,32 ^. 0,816+11,03 ^. 0,628+13,16 ^. 1,068+

+0,9 ^. 1,026) / 100 = 0,759 кДж / кг ^. К

С (Н2О) = 4,19 кДж / кг ^. К

Q_п = 20 ^. (78,588 ^. 0,963+33,68 ^. 0,753+1,77 ^. 4,19) = 2167,2 кДж.

Расход

1. Тепло нагрева стекломассы, кДж/100 кг стекломассы:

(2.22)

где С_ст − средняя теплоемкость стекломассы между 0°С и t_ст, кДж/(кг · К), рассчитывается по приведенной ниже формуле; t_ст− температура нагрева стекломассы, °С.

Принимаем t_ст = 1500°С (для тарного стекла).

С = 0,672+0,00046∙t (2.53)

С _ст = 0,672+0,00046∙1500 = 1,362 кдж / кг∙К

q_м = 1,362 ^. 1500 ^. 100 = 204300 кДж / 100кг.ст.

2. Тепловой эффект реакции стеклообразования, кДж/100 кг стек­ломассы, по формуле (1.52) из [1]:

(2.54)

где М_к − количество отдельных компонентов шихты, кг / 100 кг ст; q_к − расход тепла на реакции силикатообразования, отнесённые к 1 кг компонента, кДж / кг, по справочнику[1] с.18.

q_с = ((20,97∙ 861+19,32∙ 557+1,21∙ 1515) ∙ 66,32) / 100 = 20326,79 кДж / 100кг.ст.

3. Теплота нагрева газов разложения, кДж / 100 кг стекломассы, по формуле (1.53) из [1]:

Q_газ = ((ΣV_газ∙ C_газ∙ t _газ) / 100) ∙ G_ш.б. ^ст + (В_н2о ∙ С_н2о∙ t_н2о) / 0,804 (2.55)

где − количество газообразных продуктов разложения (CO₂, SO₂, N₂O₅ и т.д.), м³ / 100 кг ст; и − теплоёмкость газообразных продуктов разложения и водяных паров при температуре t_раз, кДж / (м³·К); t_раз − температура продуктов разложения. Принимаем для тарного стекла t_раз = 1590 °С.

Количество газообразных продуктов разложения определяется по составу шихты отдельно для всех продуктов разложения (CO₂, SO₂, N₂O₅ и т.д.) по формуле (1.54) из [1], м³ /100 кг ст:

(2.56)

где ППП − потери при прокаливании компонента, входящего в состав шихты, масс. %; ρ_газ − плотность газа, кг / м³.

V_со2 = (19,32∙ 42+20,97∙ 43,0) / (100∙ 1,977) = 8,67 м³ / 100кг.ст.

V_(SO2)= (1,21 ^. 56,6) / (100 ^. 2,852) = 0,24 м³ / 100кг.ст.

q_газ= ((8,67 ^. 2,3556 ^. 1590+0,24 ^. 2,277 ^. 1590) / 100) ^. 66,32 +

+(1,77 ^. 1,8762 ^. 1590) /0,804 = 28663,07 кДж /100кг.ст.

4. Теплота плавления стекла из шихты, кДж / 100 кг стекломассы, по формуле (1.55) из [1]: q_пл= 347 ^. G_{ст шб} (2.57)

q_пл= 347 ^. 66,32 = 23013,04 кДж /100кг.ст.

5. Теплота испарения влаги, кДж / 100 кг стекломассы, по формуле (1.56) из [1]:

q_исп = 2514 ∙ В_н2о (2.58)

q_исп = 2514 ∙ 1,77 = 4449,78 кДж / 100кг.ст.

6. Расход тепла на варку 100 кг стекломассы, кДж / 100 кг стекломассы, по формуле (1.57) из [1]:

Q^р = q_с + q _м + q _пл + q_раз + q_исп (2.59)

Q^р = 20326,79 + 204300 + 23013,04 + 28663,07 + 4449,78 = 280752,68 кДж/100кг.ст.

7. Расход тепла на варку 1 кг стекломассы, кДж / кг:

(2.60)

q_ст = (280752,68–2167,2) / 100 = 2785,85 кДж / кг

Дата добавления: 2015-08-21