课程设计作业-马蹄焰池窑

蓄热式马蹄焰池窑（烧油）的热工计算

一、原始资料

1、产品：翠绿料机制玻璃瓶罐。

2、出料量：每天熔化玻璃60吨。

5、碎玻璃数量：占配合料量的50%。

6、配合料水分：靠石英砂和纯碱的外加水分带入，不另加水。

7、玻璃熔化温度：1400℃。

8、工作部玻璃液平均温度：1300℃。

10、雾化介质：用压缩空气，预热到120℃，用量为0.6m/公斤油。

11、喷嘴砖孔吸入的空气量：0.5m3/公斤油。

12、助燃空气预热温度：1050℃。

13、空气过剩系数a：取1.2。

14、火焰空气内表面温度：熔化部1450℃，工作部1350℃。

池深方向玻璃液温降：窑池上部为2℃/cm，窑池下部为1℃/cm。池墙、池底内表面温度按玻璃液温度（1250℃）取用。

17、熔化部窑顶处压力：2米汞柱。

二、玻璃形成过程耗热计算：

100公斤湿粉料中形成氧化物的量

1、生成硅酸盐耗热（以1公斤湿粉料计；单位是千卡/公斤或千焦）；

由CaCO3生成CaSiO3的反应耗热量q1

q1=367G cao=367*0.082=30.1千卡/公斤*4.184=125.91KJ

由Na2CO3生成Na2SiO3的反应耗热量q2

q2=227.3G Na2O=227.3*(0.1114+0.00331)=25.98千卡/公斤*4.184=108.71KJ 由硝酸钠生成硅酸钠的反应耗热量q3

q3=0

由硫酸钡生成BaSiO3的反应耗热量q4

q4=0

一公斤湿粉料生成硅酸盐耗热q硅

q硅= q1+ q2+ q3+ q4=234.62kj=58.23千卡/公斤

2.配合料用量计算

在配合料中，粉料占50%，碎玻璃占50%。 1公斤粉料需加碎玻璃量50/50=1公斤。 1公斤粉料加上碎玻璃1公斤，得： 1-0.01*24.52+1=1.79公斤玻璃液。

熔成1公斤玻璃液需要的粉料和碎玻璃分别为： G 粉=1/1.79=0.56公斤 G 碎=1/1.79=0.56公斤。

熔成1公斤玻璃液需要的配合料量为 G 料=G 粉+G 碎=0.56+0.56=1.12公斤。

3.玻璃形成过程的热平衡（以1公斤玻璃液计，单位是千卡/公斤，从0℃算起） 支出热量

(1) 加热玻璃液到1400℃耗热

G*玻

1400C *溶t =1*0.3145*400=440.3千卡

(2) 加热去气产物到1400℃耗热

0.01V 去. 玻

1400C .G 粉.t 熔=0.01*19.249*0.845*0.48*1400=109.3千卡

(3) 生成硅酸盐耗热 q 硅.G 粉=58.23*0.56=32.61千卡 (4) 形成玻璃耗热

83G 粉（1-0.01V 去）=83*0.845*（1-0.01*19.249）=36.87千卡 (5)蒸发水分耗热 595G 水G 粉=595*0.09264*0.56=30.33千卡 共计支出热量：440.3+109.3+32.61+36.87+30.33=649.41千卡 收入热量

由粉料和碎玻璃在玻璃形成过程

粉G 粉C 粉t +碎G 碎

20C 碎t =0.845*0.23*20+0.333*0.1807*20=5千卡熔化1公斤玻璃液在玻璃

形成过程中的耗热量为：

q 玻=支出热量-收入热量=649.41-5=644.41千卡

三、燃料燃烧计算

四、熔化部面积计算

取熔化率1.5吨/米2

.天，估算熔化部面积为40米2

，其中熔化带占70%，面积28米2

，初步确定熔化带5.6米，宽5米。火焰空间长5.6米，宽5.6米，胸墙高0.8,米，窑碹升高1/8，碹股0.5米。

1、熔化带火焰空间容积与面积计算

火焰空间底部面积 ：f 1=5.6*5.6=31.36m 2

火焰空间顶部面积 ：f 2=5.6*5.6*1.03885=32.58m 2

火焰空间端部面积 ：

f 3=（0.8+2/3*0.5）*5.6=6.3m 2

火焰空间侧墙面积 ：f 4=0.8*5.6=4.48m 2

火焰空间容积：

V 空=（0.8+2/3*0.5）*5.6*5.6=35.28m 3

2、火焰气体黑度（ε气）计算 l 有=有l =5.6*

空

空F V =5.6*4321236

.31f f f f +++=2.22m

2

c o ρ有l =0.117*2.22=0.26（大气压·米）

o H 2

ρ有l =0.0993*2.22=0.22（大气压·米）

假定g t =1600℃，查图表得到，2co ε=0.075 o H 2ε=0.075 β=1.05 烟气黑度：气ε=2co ε+βo H 2

ε=0.075+1.05*0.075=0.1538

3、火焰温度计算

wm ϕ=

空

玻F F =

4

32225

*6.5f f f ++=0.517

已定熔t =1400℃

假定g t =1600℃，w t =1450℃，m t =1370℃

g

T =[

]

{}[]

4

4

4)1)(1(11)1()1(玻玻玻玻）（εεϕεεϕεεεεεεϕ--+--+-+-g wm g m g wm g g g wm w T T

=1863℃

T g =1863-273=1590℃与假设得火焰温度相近，故上述假设的各条件温度均可使用。 4、熔化部面积计算

Q m,=85000KJ Q 熔=q 玻*G=644*60*1000/24=160000KJ

取n 、

=0.05，m=0.7

熔化带面积F=Q 熔,*（1-n 、

）/Q m,*m=25.5m 2 按70%的比例折算，熔化部面积为36.4平方米，略小于经验估算值（比经验值小15%左右）。说明经验值估算适用。

五、燃料消耗量及窑热效率计算

1、理论燃料消耗量计算：

设x 为每小时耗油量（kg ），热量单位为千卡/h ，从0℃算起，以熔化部为计算范围。 （1）熔化部收入的热量

a.重油的潜热1q 1q =10000x 千卡/h

b.重油的物理热2q 2q =0.5*125x=62.5x 千卡/h C .压缩空气（雾化介质）的物理热

3q

a

C 120

=0.3113/千卡Nm ℃3q =0.6*1.3*140x=22.5x 千卡/h

d.由喷嘴砖孔吸入空气的物理热4q 吸入空气温度为40℃

a

C 40

=0.3113/千卡Nm ℃4q =0.5*0.311*40x =6.2x kJ/h