thiết kế lò luyện tuynen

ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU
1. Vị trí vai trò của ngành sản xuất VLXD trong lĩnh vực xây dựng cơ bản
Ngành sản xuất VLXD chiếm một vị trí rất quan trọng trong lĩnh vực xây
dựng cơ bản. Có thể nói sản xuất VLXD là bước đầu để phát triển xây dựng.
Hiện nay ngành xây dựng của nước ta nói riêng và cả thế giới nói chung
đang rất phát triển cả về số lượng và chất lượng các công trình. Cùng với đó là
yêu cầu về ngành sản xuất VLXD cũng phải phát triển để đáp ứng được nhu cầu
đó.
2.Vị trí vai trò của lò của lò tuynen trong dây chuyền sản xuất gạch chẻ và
gạch hai lỗ
Lò tuynen thực hiện hai công đoạn trong dây chuyền công nghệ sản suất đó
là sấy đốt nóng và nung bán thành phẩm. Sấy và nung là hai khâu công nghệ
quan trọng quyết định đến chất lượng của sản phẩm và các chỉ tiêu kinh tế kĩ -
thuật của sản xuất.
Ý nghĩa của sấy :
Thông thường vật liệu bao giờ cũng chứa trong mình một lượng ẩm, song chỉ
những lượng ẩm nào vượt quá giới hạn gây nên khó khăn cản trở cho quá trình
tiếp theo mới cần phải loại bỏ, tức là phải làm khô bớt đi bằng cách sấy trước
khi thực hiện các quá trình tiếp theo.
Ý nghĩa của việc nung :
Những tính chất hóa-lý quan trọng nhất của sản phẩm (độ bền, mật độ…) đều là
kết quả của quá trình nung. Khi nung xảy ra đồng thời các quá trình trao đổi
nhiệt và trao đổi chất, các quá trình này do các biến đổi pha và biến đổi hóa học
diễn ra phức tạp.
Lò tuynen được sử dụng ở giai đoạn cuối cùng của dây chuyền để hoàn
thành sản phẩm.
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
1
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Sơ đồ công nghệ chuẩn bị phối liệu theo phương pháp dẻo :
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
2
Đất sét Phụ gia gầy
Cấp liệu thùng
Băng tải
Sàng
Máy cán thô
Máy trộn hai trục
Máy nghiền con lăn
Băng tải
Máy cán mịn
Ép lento chân không
Máy cắt tự động
Băng tải
Nước
Kho thành phẩm
Lò nung tunen
Xe goòng sấy
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
4. Sản phẩm gạch chẻ và gạch 2 lỗ.
Gạch chẻ và gạch 2 lỗ được sản xuất theo phương pháp tạo hình dẻo hoặc
phương pháp bán khô. Thường có các mác 125, 100, 75, 50 và cường độ uốn
tương ứng là 20, 18, 16, 14 kG/cm
2
. Ngoài ra còn có thể đạt được một số mác
lớn hơn.
Gạch chẻ có kích thước 300x300x14 mm, khi tạo hình là 2 viên úp ngược
vào nhau có đường gân ở giữa, sau khi nung thành sản phầm rồi mới tách đôi
làm 2 viên.

300
4
8
300
Gạch 2 lỗ có kích thước theo gạch tiêu chuẩn là 220x105x60 mm. Trong
viên gạch có 2 lỗ rỗng xuyên suốt chiều dài viên. Khối lượng thể tích của gạch 2
lỗ dao động trong khoảng từ 1300 kg/m
3
-1450 kg/m
3
.
60
110
2
2
0
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
3
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
5. Sơ lược về lò tuynen
Lò tuynen là một đường hầm thẳng, thường là lò đơn, đôi khi cũng có lò
đôi, là thiết bị nhiệt hoạt động liên tục, trong đó bán thành phẩm được nung trên
các vagông chuyển động ngược chiều với khói lò dọc theo chiều dài lò. Theo
chế độ nhiệt. Lò tuynen được chia ra làm 3 vùng : vùng sấy đốt nóng, vùng nung
và vùng làm nguội.
So với lò vòng, lò tuynen có ưu điểm là quá trình nung nóng liên tục, mức
tự động hóa cao, cơ giới hóa cao, giảm nhẹ sức lao động do khâu xếp và dỡ sản
phẩm lên vagông được thực hiện ở ngoài lò. Qui trình nhiệt điều chỉnh dễ dàng,
thuận lợi chất lượng sản phẩm cao, thời gian lưu vật liệu trong lò ngắn hơn.
Lò tuynen có thể sử dụng để nung gạch xây dựng, ngói, đá gốm, tấm lát,

ống nước để ủ các cấu kiện rót, đổ từ hỗn hợp xỉ nóng chảy, gốm xốp v.v…

SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
4
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
PHẦN 2: CÁC TÍNH TOÁN CHỦ YẾU
I. Quỹ thời gian và nguyên vật liệu sản xuất.
1. Chế độ làm việc của thiết bị
- Số ngày làm việc trong 1 năm: 365 – 15 = 350 ngày
Trong đó 15 ngày là thời gian sửa chữa thiết bị trong 1 năm.
- Số ca làm việc trong 1 ngày: 3 ca
Thời gian làm việc của 1 ca: 8 tiếng
- Số giờ làm việc trong 1 năm: 350 × 3 × 8 = 8400 giờ.
2. Nguyên vật liệu sử dụng
Nguyên liệu đất sét để sản xuất gạch hai lỗ và gạch chẻ có thành phần hoá
như sau: (tính theo thành phần %).
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO K
2
O Na
2

O SO
3
MKN
60,71 18,8 7,48 1,21 1,59 2,14 0,61 0 7,46
3. Nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng là khí hoá từ than cục
Bảng thành phần hoá (%)
CO H
2
CO
2
O
2
CH
4
C
2
H
2
N
2
30 20 20 1 5 0,5 23,5
4. Các thông số của sản phẩm
a. Với gạch 2 lỗ
- Thể tích của 1 viên gạch đặc sau khi nung là:
V
đ
= B × L × 6 = 1452 ( cm
3
)

- Thể tích 2 lỗ trong viên gạch sau khi nung:
V
2 lỗ
=
4
L D
2
××Π
=
4
22)18,3(
2
××Π
= 249,51 (cm
3
)
- Thể tích của viên gạch rỗng sau khi nung:
V = V
đ
– V
2 lỗ
= 1452 – 249,51 = 1202,49 (cm
3
)
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
5
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
- Khối lượng của 1 viên gạch 2 lỗ rỗng sau khi nung là:
G
r

= V
×
f
v
= 1202,49
×
1,9 = 2284,73 (g) ≈ 2,28 (kg)
- Kích thước của viên gạch rỗng trước khi nung:
Chọn độ co nung là: C
n
= 5 %
V = V
Đ
– V
2 lỗ
=
( )








−
××−
×Π
−









−
××
n
n
2
3
n
C1
1
LC1
4
D
C1
1
LHB
=
05,19,051,24917,11452 ××−×
= 1463,05 (cm
3
)
- Khối lượng của viên gạch mộc khi đưa vào lò nung:
3100
100

46,7100
100
28,2
Ws100
100
MKN100
100
GG
rn
−
×
−
×=
−
×
−
×=
≈ 2,54 (kg)
Với lượng mất khi nung của phối liệu là 7,46% và độ ẩm vào lò nung của sản
phẩm là 3%.
b. Gạch chẻ :
- Thể tích của một viên gạch đặc:
V
đ
432030308,4 =××=
(cm
3
)
- Chọn 8 lỗ cho gạch loại chẻ. Các lỗ coi gần như là hình chữ nhật có kích thước
25

×
20 (mm
×
mm).
V
các lỗ rỗng
= 8
×
2,5
×
2
×
30 = 1200 (cm
3
)
- Thể tích của 2 viên gạch chẻ sau khi nung:
V = 4320 – 1200 = 3120 (cm
3
)
- Khối lượng của 2 viên gạch chẻ sau khi nung:
G
c
= V
×
ρ
v
= 3120
×
1,9 = 5928 (g) ≈ 5,93 (kg)
- Kích thước của 2 viên gạch chẻ trước khi nung:

V = V
Đ
– V
lỗ rỗng
=






×
′
×








××−






−

×××
n
'
2
n
'
n
'
'''
C-1
1
L
1
C-1
ba
C1
1
LHB
=
( )
03,01
1
03,011200
03,01
1
4320
2
3
−
×−×−







−
×
= 4320
×
1,1 – 1164 = 3588 (cm
3
)
- Khối lượng của 2 viên gạch mộc khi đưa vào lò nung:
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
6
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
G
n
= G
c
2100
100
46,7100
100
93,5
W100
100
MKN100
100

s
−
×
−
×=
−
×
−
×

≈ 6,54 (kg)
Với lượng mất khi nung của phối liệu là 7,46%, độ ẩm vào lò nung của sản
phẩm là 2%.
5. Tính cân bằng vật chất khi sản xuất gạch 2 lỗ
Ta chọn các thông số hao hụt chung cho cả gạch chẻ và gạch 2 lỗ trong quá
trình sản xuất như sau:
Các hệ
số
MKN C
n
Hao hụt
ở bãi SP
Hao hụt ở công
đoạn phân loại SP
Hao hụt
khi nung
7,46 0,5% 0,1% 5%
a. Với gạch 2 lỗ
- Công suất quy đổi là:
60%

×
30 triệu viên = 18 triệu viên gạch tiêu chuẩn/năm
- Quy đổi ra số gạch 2 lỗ:
N
o
=
49,1202
145210618 ××
= 21734900 (viên/năm)
b. Với gạch chẻ.
- Công suất quy đổi với gạch chẻ là 40%
×
30 triệu viên = 12 triệu viên/năm
- Quy đổi ra số gạch chẻ:
5584615
3120
14521012
N
6
'
o
=
××
=
(viên/năm)
c. Số gạch khi đưa vào bãi sản phẩm là
gach
1
N
, hao hụt ở bãi là a

1
= 0,5%.
5,0100
100
21734900
a100
100
NN
1
gach
o
gach
1
−
×=
−
×=
= 21844120 (viên/năm)
+) Khối lượng gạch: G
1
=
r
gach
1
GN ×
= 21844120
×
2,28
×
10

-3
= 49805 (tấn)
Với G
r
là khối lượng của một viên gạch rỗng.
+) Thể tích bao của N
1
viên gạch rỗng là:
V
1
= N
1
×
V
b
= 21844120
×
1202,49
×
10
-6
= 2626,7 (m
3
)
Với V
b
là thể tích bao của một viên gạch tại bãi sản phẩm
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
7
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên

V
b
= 1202,49
×
10
-6
(m
3
)
d. Số gạch trước khâu phân loại là
gach
2
N
, hao hụt khi phân loại là a
2
= 0,1%
1,0100
100
21844120
a100
100
NN
2
gach
1
gach
2
−
×=
−

×=
= 21865986 (viên/năm)
+) Khối lượng gạch:
3
r
gach
22
1028,221865986GNG
−
××=×=
= 49854 (tấn)
+) Thể tích bao của N
2
viên gạch rỗng là:
V
2
= N
2
×
V
b
= 21865986
×
1202,49
×
10
-6
= 26293,6 (m
3
)

e. Số gạch mộc trước khi vào lò nung là
gach
3
N
, hao hụt khi nung là a
3
= 5%
23016827
5100
100
21865986
a100
100
NN
3
gach
2
gach
3
=
−
×=
−
×=
(viên/năm)
+) Thể tích bao của N
3
viên gạch mộc rỗng là:
V
3

= N
3
×
V
n
= 23016827
×
1202,49
×
10
-6
= 27677,5 (m
3
)
f. Số gạch khi vào bãi sản phẩm là
gach'
1
N
, hao hụt ở bãi sản phẩm là a
1
= 0,5%
5,0100
100
NN
gach'
0
gach'
1
−
×=

= 5612678 (viên/năm)
+) Khối lượng gạch:
3
c
gach'
1
'
1
1093,55612678GNG
−
××=×=
= 33283,2 (tấn)
+) Thể tích bao của
'
1
N
viên gạch chẻ đôi là:
6'
b
gach'
1
'
1
1031205612678VNV
−
××=×=
= 17511,6 (m
3
)
g. Số gạch trước khâu phân loại là

gach'
2
N
, hao hụt khi phân loại là a
2
= 0,1%
1,0100
100
5612678
a100
100
NN
2
gach'
1
gach'
2
−
×=
−
×=
= 5618296 (viên/năm)
+) Khối lượng gạch:
3
c
gach'
2
'
2
1093,55618296GNG

−
××=×=
= 33316,5 (tấn)
+) Thể tích bao của
'
2
N
viên gạch là:
6
b
'
2
'
2
1031205618296VNV
−
××=×=
= 17529,1 (m
3
)
h. Số gạch mộc trước khi vào lò nung là
gach'
3
N
, hao hụt khi nung là a
3
= 5%
95
100
5618296

a100
100
NN
3
'
2
gach'
3
×=
−
×=
= 5913995 (viên/năm)
+) Khối lượng gạch:
3
c
'
3
'
3
1093,55913995GNG
−
××=×=
= 35070 (tấn)
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
8
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
+) Thể tích bao của
'
3
N

viên gạch chẻ đôi:
6'
3b
'
3
1031205913995NVV
−
××=×=
= 18451,7 (m
3
)
 Theo kết quả tính toán, ta có năng suất của lò nung Tuynen:
- Với gạch hai lỗ: N = 2740 (viên/giờ)
- Với gạch chẻ đôi: N' = 704 (viên/giờ)
II. Tính toán thiết kế thiết bị
1. Lựa chọn đường cong gia công nhiệt
Từ nhiệm vụ của thiết kế, ta lựa chọn đường cong gia công nhiệt sau :
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100

2. Tính cháy nhiên liệu
Thành phần hoá của khí hoá từ than đá
Thành phần CO H
2
O
2
CH
4
C
2
H
2
CO
2
N
2
Hàm lượng (%) 30 20 1 5 0,5 20 23,5
2.1. Tính nhiệt trị của nhiên liệu

lv
22
lv
4
lvlv
2
lv
th
HC135CH5,83CO5,30H8,25Q
+++=

5,013553,85305,30208,25
×+×+×+×=
= 1925 (kcal/m
3
.ch)
2.2. Tính lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1m
3
nhiên liệu
chuẩn
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
9
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
V
o
=
( )
242
OCH2H5,0CO5,0
100
762,4
−++×
=
( )
152205,0305,0
100
762,4
−×+×+××
≈ 1,62 (m
3
.ch/m3.ch)

* Lấy
o
mtrg
t
= 25ºC, độ ẩm 80%, ta có hàm ẩm của không khí cung cấp cho
quá trình cháy: d = 16,29 (g/kgKKK)
2.3. Xác định thành phần lý thuyết của sản phẩm cháy
( )
lv
22
lv
4
lvlv
2
o
RO
HCCHCOCO01,0V
2
+++×=

( )
=+++×=
5,05302001,0
0,555m
3
.ch/m
3
.ch
o
N

2
V
= 0,79Vº +
100
N
lv
= 0,79
×
1,62 +
100
5,23
= 1,52 m
3
.ch/m
3
.ch

o
OH
2
V
= 0,01(2CH
4
+ M
2
+ C
2
H
2
+ 0,124d

k
)
= 0,01(2,5 + 20 + 0,5 + 0,124
×
16,29) = 0,325m
3
.ch/m
3
.ch
- Tổng thể tích sản phẩm cháy lý thuyết là:
∑
o
V
= 0,555 + 1,52 + 0,325 =2,4 (m
3
)
- Nhiệt cháy lý thuyết của nhiên liệu:

===
4,2
1925
V
Q
I
KL
o
lv
th
KL
802,083 (kcal/m

3
)
Ta nhận thấy tra trong bảng về nhiệt cháy của khí hoá với α = 1,2
thì I = 801,7 ≈ I
KL
Vậy ta chọn α = 1,2 là nhiệt hệ số dư không khí cần tìm
- Với α = 1,2 thì:
3o
o
m48,04,2).12,1(V).1(V
=−=−α=∆
)m(8992,148,079,052,1V79,0VV
3o
NN
22
=×+=∆+=
=
2
O
V
0,21
V
∆
= 0,042 m
3
3302,0Vd0016,0VV
o
OHOH
22
=∆×+=

(m
3
.ch)
==
o
RORO
22
VV
0,555 m
3
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
10
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
∑
α
KL
V
= 2,8264 (m
3
)
maxt
o
nung
= 1080ºC; chọn n = 0,7 (hệ số hữu ích)
→
7,0
1080
t
o
lt

=
= 1542,86
0
C
- Lượng không khí khô thực tế:
V
α
=
α
.V
0
= 1,2.1,62 =1,944m
3
- Lượng không khí ẩm thực tế:
V
α
α
=(1+0,016d).V
α
= (1+0,016.16,29).1,944 = 2,451 m
3
- Tỷ nhiệt của khối lò theo thể tích:
( ) ( )
86,1542000018,0323,019,4t000018,0323,019,4C
kl
×+×=+×=
α
= 1,47 (kj/m
3
.ºC) = 0,367 (kcal/m

3
.ºC)
- Khối lượng thể tích thực tế của khối lò:
KL
o
o
OH
o
N
o
RO
KL
V
V293,1V804,0V25,1V964,1
Y
222
α
∆×+++
=

8264,2
48,0293,1325,0804,052,125,1555,0964,1 ×+×+×+×
=
= 1,31 (m
3
.ch/m
3
)
- Hàm ẩm thực tế:
48,0293,152,125,1555,0964,1

1000325,0804,0
V293,1V25,1V964,1
1000V804,0
d
o
o
N
o
RO
o
OH
22
2
×+×+×
××
=
∆++
×
=
= 72,37 (m
3
.ch/m
3
.k
2
)
- Áp suất riêng phần của khí CO
2
, H
2

O:
%64,19100
8264,2
555,0
%100
V
V
P
KL
CO
CO
2
2
=×=×=
α
α

%68,11100
8264,2
3302,0
%100
V
V
P
KL
OH
OH
2
2
=×=×=

α
α

2. Tính chọn kết cấu vagông nung
2.1. Chọn loại vagông có kích thước như sau:
Chiều dài : 2400mm
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
11
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
Chiều rộng : 2600mm
Chiều cao : 850mm
Đường kính : 300mm
Vùng nhiệt có nhiệt độ nung lớn nhất: t
max
= 1080ºC
Dự kiến bố trí kết cấu vagông gồm 3 lớp:
• Lớp chịu lửa: sử dụng vật liệu chịu lửa là samốt
Nhiệt độ làm việc dưới tải trọng:
Giả sử nhiệt độ làm việc trung bình của lớp samốt là 1000ºC
Độ dẫn nhiệt: λ
1
= 0,7 + 0,64
×
10
-3
×
t (W/mºC)
= 0,7 + 0,64
×
10

-3
×
1000 = 1,34 (W/mºC)
Với t là nhiệt độ trung bình lớp samốt
Khối lượng thể tích: 1900 kg/m
3

Nhiệt dung riêng: C
1
= 0,84 + 0,264
×
10
-3
×
t (KJ/kg.độ)
= 0,84 + 0,264
×
10
-3
×
1000 = 1,04 (KJ/kg.độ)
Chiều dày: d
1
= 0,25 (m)
• Lớp thứ hai: Sử dụng bê tông cách nhiệt chất độn samốt
Giả sử nhiệt độlàm việc trung bình của lớp bê tông là 510ºC
Độ dẫn nhiệt (ở 500ºC): λ
2
= 0,22 (W/mºC)
Khối lượng thể tích: 1000 kg/m

3
Nhiệt dung riêng: C
2
= 0,675 + 0,33
×
10
-3
×
t
= 0,675 + 0,33
×
10
-3

×
510 = 0,843 (KJ/kg.độ)
• Lớp ba: Sử dụng lớp thép dày d
3
= 10 mm
Khối lượng thể tích: 7850 kg/m
3
Nhiệt độ làm việc: 150ºC - 200ºC
Nhiệt độ lớn nhất trong lò: t
max
= 1080ºC
→ Mật độ dòng nhiệt định mức là:
q
đm

590

2
1080
50
2
t
50
max
=+=+=
(kcal/m
2
.h)
Hay q
đm
= 590
×
1,163 = 683,17 (W/m
2
) ; với 1 kcal/m
2
.h = 1,163 W/m
2
Mật độ dòng nhiệt thực tế xác định theo công thức:
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
12
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
2
2
1
1
2

mtmax
dd
1
tt
q
λ
+
λ
+
α
−
=
(Với α
2
là hệ số trao nhiệt từ bề mặt ngoài vagông gây ra.)
Môi trường xung quanh xác định theo công thức:
kkvg
4
kk
4
vg
o
4
kkvg2
tt
100
273t
100
273t
C

ttA
−














+
−








+
×ε
+−×=α
Trong đó A là hệ số phụ thuộc vào vị trí tương đối của bề mặt trao nhiệt

trong không gian.
Với mặt ngang, dòng nhiệt chuyển động xuống dưới : A = 1,8
ε: Độ đen của vật liệu bề mặt vagông
C
o
: Hệ số đen tuyệt đối. (Thực tế lấy ε . C
o
= 4)
t
vg
: 150ºC – nhiệt độ bề mặt dưới vagông ( giả thiết )
t
kk
: 60ºC – nhiệt độ môi trường không khí dưới vagông
Thay vào biểu thức trên ta có:
64,15
60150
100
27360
1000
273150
4
601508,1
44
4
2
=
−















+
−






+
×
+−+=α

Để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của vagông thì:
q ≤ q
đm
Hay:
17,683
22,0

d
34,1
25,0
64,15
1
601050
2
≤
++
−
)m(273,0d
2
≥⇒
Vậy ta chọn chiều dày lớp bê tông cách nhiệt: d
2
= 0,3 (m)
Vậy vagông gồm 3 lớp:
- Lớp samốt dày 250 mm
- Lớp bê tông cách nhiệt dày 300 mm
- Lớp thép dày 10 mm
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
13
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
 Khối lượng của 1 vagông:
- Khối lượng samốt : G
sm
=
=××× 190025,06,24,2
2964 (kg)
- Khối lượng bê tông : G

bt
=
=××× 10003,06,24,2
1872 (kg)
- Khối lượng phần thép, tính cả phần khung thép, hệ thống trục và bánh
xe là 1100 (kg)
⇒
Khối lượng của cả vagông: 2964 + 1872 + 1100 = 5936 (kg)
2.2. Kiểm tra
- Ta có mật độ dòng nhiệt thực tế:
=
++
−
=
22,0
3,0
34,1
25,0
64,15
1
601080
q
tt
631,915 (W/m
2
)
- Nhiệt độ tiếp giáp giữa lớp samốt và lớp bê tông cách nhiệt là t
1
:
=×−=

λ
×−=
34,1
25,0
915,6311080
d
qtt
1
1
max1
962,1ºC
- Nhiệt độ trung bình của lớp samốt là:
=
+
=
2
1,9621080
t
tb
sm
1021ºC
• Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ lớp samốt so với dự kiến:
∆t = 1021 – 1000 = 21 (ºC)
=×=×
∆
%100
1000
21
%100
t

t
2,1% (2,1% ‹ 2,5% nên thuộc giới hạn cho phép)
• Nhiệt độ của lớp thép là t
2
:
=×−=
λ
×−=
22,0
3,0
915,6311,962
d
qtt
2
2
12
100,39 (ºC)
⇒
Thoả mãn điều kiện làm việc của lớp thép.
• Nhiệt độ trung bình lớp bê tông:
=
+
=
2
39,1001,962
t
tb
bt
531,25 (ºC)
Chênh lệch nhiệt độ so với dự kiến:

∆t = 531,25 – 510 = 21,25 (ºC)
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
14
A Thit k lũ Tuynen GVHD:PGS.TS Bch ỡnh Thiờn
LẽP SAMT CHậU LặA
LẽP BTNG CHậU NHIT
LẽP THEẽP CHậU NHIT
TRUC BAẽNH XE
BAẽNH XE
KT CU VAGNG

3. Tớnh chn kớch thc c bn ca lũ nung
3.1. Cỏc s liu
- Cụng sut ca lũ l: 2740 viờn/gi i vi gch 2 l
704 viờn/gi i vi gch ch
- m gch mc vo lũ l: 3% i vi gch 2 l
2% i vi gch ch
- Nhit gch mc vo lũ: 25C
- Nhit sn phm ra lũ: 80C
- Nhit khụng khớ mụi trng: t
kk
= 25C
- Nhit khớ thi: 180C
- Thi gian nung: T
nung
= 28 (gi)
- B rng lm vic ca lũ: B
lv
= 2600 (mm)
- Chiu cao lm vic ca lũ (khong cỏch t mt vagụng n nh vũm lũ)

H
lv
= 1750 (mm)
- Chiu cao vagụng: 850 (mm)
- Chiu cao lũ nung (t ray n nh vũm)
H = 1750 + 850 = 2600 (mm)
- Bỏn kớnh cung vũm:
SVTH: Vng ỡnh Tuyn - Nguyn Thanh Tõm Lp 51VL3
15
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
3
2
2
2500
30cos
2
B
R
o
lv
×==
≈ 1443 (mm)
3.2. Thiết kế khối xếp
2480
1730
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
16
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
990
990

Tổng số gạch xếp trên vagông là: - 1558 viên gạch 2 lỗ
- 336 viên gạch chẻ
3.3. Xác định chiều dài lò
- Năng suất lò nung tính theo công thức:
n
ngo
ˆ
vag
T
nn
N
×
=
Vì trong lò có hai loại gạch, ta tính vagông cho mỗi loại:
• Với gạch 2 lỗ: N
1
= 2740 viên/giờ. (chọn theo gạch 2 lỗ)
n
vagông
= 1558 viên/vagông
T
n
= 28 (giờ)
⇒

1558
282740
n
TN

n
ngo
ˆ
vag1
n1
1
×
=
×
=
≈ 49 (vagông)
- Chiều dài lò nung: L = 49
×
2,4 = 117,6 (m)
Chọn L
lò
= 120 m
- Chiều rộng hữu ích: B
lv
= 2,6 m
- Chiều cao tính từ mặt vagông: 1750 mm
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
17
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
- Bán kính cung vòm: R
n
= 2600 mm
- Chu kỳ vagông:
28
49

= 1,75 (vagông/giờ)
4. Tính chọn kết cấu bao che của lò nung
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100

ĐƯỜNG CONG GIA CÔNG NHIỆT CỦA SẢN PHẨM
Phân chia các vùng trong lò nung:
- Vùng 1: Vùng sấy đốt trước, có tº = 50ºC ÷ 400ºC
- Vùng 1': Vùng làm nguội cuối cùng, có tº = 400ºC ÷ 80ºC
- Vùng 2: Vùng nung sơ bộ, có tº 400ºC ÷ 850ºC
- Vùng 2': Vùng làm nguội nhanh, có tº = 850ºC ÷ 400ºC
- Vùng 3: Vùng nung và hằng nhiệt, có tº = 850ºC ÷ 1080ºC ÷ 850ºC
* Vùng 1: Vùng sấy đốt trước, có tº = 50ºC ÷ 400ºC
Từ đường cong nung ta có thời gian trong khoảng nhiệt độ đó là 3,7 giờ. Vận tốc
của vagông là 1,75 vagông/giờ.
Chiều dài vùng 1: L
1
= 3,7
×

1,75
×
2,4 = 15,54 (m)
* Vùng 1': Vùng làm nguội, có tº = 400ºC ÷ 80ºC
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
18
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
Từ đường cong nung ta có thời gian trong vùng này là 7 giờ.
Chiều dài vùng 1': L
1'
= 7
×
1,75
×
2,4 = 29,4 (m)
* Vùng 2: Vùng nung sơ bộ, có tº = 400ºC ÷ 850ºC
Từ đường cong nung ta có thời gian nung trong vùng này là 5,1 giờ.
Chiều dài vùng 2: L
2
= 5,1
×
1,75
×
2,4 = 21,42 (m)
* Vùng 2': Vùng làm nguội nhanh, có tº = 850ºC ÷ 400ºC.
Từ đường cong nung ta có thời gian hạ nhiệt là 7,7 giờ.
Chiều dài vùng 2': L
2'
= 7,7
×

1,75
×
2,4 = 32,34 (m)
* Vùng 3: Vùng nung và hằng nhiệt, có tº = 850ºC ÷ 1050ºC ÷ 850ºC
Chiều dài vùng 3: L
3
= 120 – (15,54 + 29,4 + 21,42 + 32,34) = 21,3 (m)
Chọn kết cấu của lò nung
• Chọn kết cấu của lò nung:
Vì nhiệt độ làm việc của các vùng khác nhau, như vậy kết cấu chịu nhiệt tương
ứng các vùng sẽ khác nhau.
- Tường lò: để đảm bảo khả năng chịu lực, chịu nhiệt, dùng gạch samốt cách
nhiệt và ngoài cùng lớp bảo vệ là gạch đỏ.
- Vòm lò: Từ trong ra ngoài dùng gạch samốt, sau đó là lớp bê tông chịu nhiệt,
ngoài cùng là bê tông cốt thép chịu lực.
• Kiểm tra kết cấu của lò nung:
Để đảm bảo tải trọng tác dụng lên vòm lò không vượt quá 2 kg/m
3
.
* Tính toán vật liệu cách nhiệt ở mỗi vùng đều lấy tº
max
để tính cho toàn vùng
đó.
- Vùng sấy đốt trước: có tº
max
= 850ºC
- Vùng nung: có tº
max
= 1080ºC
- Vùng làm nguội: có tº

max
= 850ºC
* Lựa chọn vật liệu: gồm 3 lớp
- Lớp trong cùng: vật liệu chịu lửa, gạch samốt
- Lớp cách nhiệt ở giữa: gạch xỉ
- Lớp ngoài cùng: gạch đỏ
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
19
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
1. Chọn kết cấu vùng 3: vùng nung và hằng nhiệt
a. Tường lò gồm các lớp: + Lớp samốt
+ Lớp xỉ than
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét
+ Lớp gạch đỏ vữa xi măng M75
- Định mức dòng nhiệt mất mát cho phép:
2
t
50q
o
mt
+=
(kcal/m
2
.giờ)
Với tº
mt
= 1080ºC
⇒

=+=

2
1080
50q
590 (kcal/m
2
.giờ)
* Chọn lớp samốt dày 343 mm (230 mm + 113 mm).
- Hệ số dẫn nhiệt của samốt:
194,1108010556,0t10556,0
55
sm
=××+=××+=λ
−−
(kcal/m.ºC.giờ)
- Xác định nhiệt độ sau lớp samốt:
Ta có:
( )
2mt
ttq −
δ
λ
=
=×−=
λ
δ
×−=⇒
194,1
343,0
5901080qtt
mt2

910,5ºC
- Lớp xỉ vẫn làm việc bình thường
* Lớp gạch đỏ vữa xi măng dày 220 mm.
- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,4 + 44
×
10
-5
×
t (kcal/m.ºC.giờ)
Theo điều kiện nhiệt độ mặt ngoài, lấy t
mn
= 50ºC.
Giả sử nhiệt độ trung bình của lớp gạch đỏ là 180ºC.
=××+=λ⇒
−
18010444,0
5
0,479 (kcal/m.ºC.giờ)
- Nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa xi măng:
=×+=
λ
δ
+=
479,0
22,0
59050qtt
mn4
320ºC
- Nhiệt độ trung bình:
2

50320
t
tb
+
=
= 185ºC
- Chênh lệch nhiệt độ trung bình:
=
−
=∆
185
180185
t
2,7% ( < 5%)
Vậy nhiệt độ bên trong lớp gạch đỏ là 320ºC.
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
20
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
* Lớp gạch đỏ vữa samốt sét dày 220 mm.
- Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch đỏ: λ = 0,4 + 44
×
10
-5
×
t (kcal/m.ºC.giờ)
Giả sử nhiệt độ trung bình của lớp gạch đỏ vữa samốt là 400ºC.
=××+=λ⇒
−
42010444,0
5

0,585 (kcal/m.ºC.giờ)
- Nhiệt độ phía trong lớp gạch samốt:
=×+=
λ
δ
+=
585,0
22,0
590320qtt
43
542ºC
- Nhiệt độ trung bình lớp gạch vữa samốt:
2
320542
t
tb
+
=
= 431ºC
- Chênh lệch nhiệt độ trung bình:
=
−
=∆
431
420431
t
2,55% ( < 5%)
Vậy nhiệt độ bên trong lớp vữa samốt là 542ºC.
* Xác định chiều dày lớp xỉ than:
537,0

2
5425,910
1065065,0t1065065,0
55
=
+
××+=××+=λ
−−
(kcal/m.ºC.giờ)
Ta có:
( )
32
ttq −
δ
λ
=
( )
( )
590
5425,910537,0
tt
q
32
−×
=−×
λ
=δ⇒
≈ 0,335397 (m)
Chọn lớp xỉ than dày 336 mm.
 Vậy kết cấu tường lò vùng 3 là: + lớp samốt dày 343 mm

+ lớp xỉ than dày 336 mm.
+ lớp gạch đỏ vữa samốt sét dày 220 mm.
+ lớp gạch đỏ vữa xi măng M75 dày 220 mm.
b. Kết cấu của vòm lò
Vòm lò gồm các lớp: + Lớp samốt
+ Lớp bê tông chịu nhiệt
+ Lớp bê tông cốt thép
Định mức mất mát dòng nhiệt cho phép
=+=+=
2
1080
50
2
t
50q
o
mt
590 (kcal/m
2
.giờ)
* Lớp sa mốt dày 343 mm
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
21
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
- Hệ số dẫn nhiệt của samốt:
194,1108010556,0t10556,0
55
sm
=××+=××+=λ
−−

(kcal/m.ºC.giờ)
- Xác định nhiệt độ sau lớp samốt:
Ta có:
( )
2mt
ttq −
δ
λ
=
=×−=
λ
δ
×−=⇒
194,1
343,0
5901080qtt
mt2
910,5ºC
* Lớp bê tông cốt thép dày 120 mm
- Hệ số dẫn nhiệt của lớp bê tông cốt thép : λ = 1,08 (kcal/m.ºC.giờ)
Lấy nhiệt độ mặt ngoài của vòm lò: t
mn
= 55ºC
- Xác định nhiệt độ dưới lớp bê tông cốt thép:
=×+=
08,1
12,0
59055t
3
120,5ºC

* Lớp bê tông chịu nhiệt
- Hệ số dẫn nhiệt:
t103724,0
5
××+=λ
−
(kcal/m.ºC.giờ)
=
+
××+=λ⇒
−
2
5,1205,910
103724,0
5
0,43 (kcal/m.ºC.giờ)
Ta có:
( )
32
ttq −
δ
λ
=
( )
( )
590
5,1205,91043,0
tt
q
32

−×
=−×
λ
=δ⇒
= 0,575 (m)
Chiều dày lớp bê tông là 575 mm
 Kết cấu vòm lò vùng 3: + Lớp samốt dày 343 mm
+ Lớp bê tông chịu nhiệt dày 575 mm
+ Lớp bê tông cốt thép dày 120 mm
2. Tính chọn kết cấu vùng 2 và vùng 2': vùng nung sơ bộ và vùng làm nguội
nhanh.
a. Kết cấu của tường lò
Tường lò gồm các lớp: + Lớp samốt
+ Lớp xỉ than
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
22
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
+ Lớp gạch đỏ vữa xi măng M75
- Định mức dòng nhiệt mất mát cho phép:
2
t
50q
o
mt
+=
(kcal/m
2
.giờ)
Với tº

mt
= 850ºC
⇒

=+=
2
850
50q
475 (kcal/m
2
.giờ)
* Lớp samốt dày 230 mm.
- Hệ số dẫn nhiệt của samốt:
07,185010556,0t10556,0
55
sm
=××+=××+=λ
−−
(kcal/m.ºC.giờ)
- Xác định nhiệt độ tiếp giáp giữa lớp samốt và lớp xỉ than t
2
:
Ta có:
( )
2mt
ttq −
δ
λ
=
=×−=

λ
δ
×−=⇒
07,1
23,0
475850qtt
mt2
748ºC
- Lớp xỉ vẫn đảm bảo điều kiện làm việc bình thường.
* Lớp gạch đỏ vữa xi măng dày 220 mm.
- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,4 + 44
×
10
-5
×
t (kcal/m.ºC.giờ)
Lấy nhiệt độ mặt ngoài: t
mn
= 50ºC.
Giả sử nhiệt độ trung bình của lớp gạch đỏ là 160ºC.
=××+=λ⇒
−
16010444,0
5
0,47 (kcal/m.ºC.giờ)
- Nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa xi măng:
=×+=
λ
δ
+=

47,0
22,0
47550qtt
mn4
272ºC
- Nhiệt độ trung bình lớp gạch đỏ:
2
50272
t
tb
+
=
= 161ºC
- Chênh lệch nhiệt độ trung bình:
=
−
=∆
161
160161
t
0,62% ( < 5%)
Vậy nhiệt độ bên trong lớp gạch đỏ là 272ºC.
* Lớp gạch đỏ vữa samốt sét dày 220 mm.
- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,4 + 44
×
10
-5
×
t (kcal/m.ºC.giờ)
Giả sử nhiệt độ trung bình của lớp gạch đỏ vữa samốt là 360ºC.

=××+=λ⇒
−
36010444,0
5
0,558 (kcal/m.ºC.giờ)
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
23
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
- Nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa samốt:
=×+=
λ
δ
+=
558,0
22,0
475272qtt
43
459,3ºC
- Nhiệt độ trung bình lớp gạch đỏ vữa samốt:
2
3,459272
t
tb
+
=
≈ 366ºC
- Chênh lệch nhiệt độ trung bình:
=
−
=∆

366
360366
t
1,64% ( < 5%)
Vậy nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa samốt là 459ºC.
* Xác định chiều dày lớp xỉ than:
- Hệ số dẫn nhiệt:
457,0
2
459748
1065065,0t1065065,0
55
=
+
××+=××+=λ
−−
(kcal/m.ºC.giờ)
Ta có:
( )
32
ttq −
δ
λ
=
( )
( )
475
459748457,0
tt
q

32
−×
=−×
λ
=δ⇒
≈ 0,278 (m)
Chọn lớp xỉ than dày 280 mm.
 Vậy kết cấu tường lò là: + lớp samốt dày 230 mm
+ lớp xỉ than dày 280 mm.
+ lớp gạch đỏ vữa samốt sét dày 220 mm.
+ lớp gạch đỏ vữa xi măng M75 dày 220 mm.
b. Kết cấu của vòm lò
Vòm lò gồm các lớp: + Lớp samốt
+ Lớp bê tông chịu nhiệt
+ Lớp bê tông cốt thép
Định mức mất mát dòng nhiệt cho phép
=+=+=
2
850
50
2
t
50q
o
mt
475 (kcal/m
2
.giờ)
* Lớp sa mốt dày 230 mm
- Hệ số dẫn nhiệt của samốt:

07,185010556,0t10556,0
55
sm
=××+=××+=λ
−−
(kcal/m.ºC.giờ)
- Xác định nhiệt độ sau lớp samốt:
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
24
ĐA Thiết kế lò Tuynen GVHD:PGS.TS Bạch Đình Thiên
Ta có:
( )
2mt
ttq −
δ
λ
=
=×−=
λ
δ
×−=⇒
07,1
23,0
475850qtt
mt2
748ºC
- Lớp xỉ vẫn đảm bảo điều kiện làm việc bình thường.
* Lớp bê tông cốt thép dày 100 mm
- Hệ số dẫn nhiệt của lớp bê tông cốt thép : λ = 1,08 (kcal/m.ºC.giờ)
Lấy nhiệt độ mặt ngoài của vòm lò: t

mn
= 55ºC
- Xác định nhiệt độ phía sau lớp bê tông cốt thép:
=×+=
08,1
1,0
47555t
3
99ºC
* Lớp bê tông chịu nhiệt
- Hệ số dẫn nhiệt:
t103724,0
5
××+=λ
−
(kcal/m.ºC.giờ)
=
+
××+=λ⇒
−
2
99748
103724,0
5
0,396 (kcal/m.ºC.giờ)
Ta có:
( )
32
ttq −
δ

λ
=
( )
( )
575
99748396,0
tt
q
32
−×
=−×
λ
=δ⇒
= 0,541 (m)
Chọn chiều dày lớp bê tông chịu nhiệt là 545 mm.
 Kết cấu vòm lò vùng 2 và 2' là: + Lớp samốt dày 230 mm
+ Lớp bê tông chịu nhiệt dày 545 mm
+ Lớp bê tông cốt thép dày 100 mm
3. Tính chọn kết cấu vùng 1 và vùng 1': vùng sấy đốt trước và làm nguội cuối
cùng.
Tiến hành tính toán tương tự ta có các kết quả sau:
a. Tường lò gồm: + lớp gạch samốt dày 230 mm
+ lớp xỉ than dày 200 mm.
+ lớp gạch đỏ vữa samốt sét dày 220 mm.
+ lớp gạch đỏ vữa xi măng M75 dày 220 mm.
SVTH: Vương Đình Tuyến - Nguyễn Thanh Tâm Lớp 51VL3
25