Thiết kế lò tuynel nung sứ dân dụng, năng suất 12 triệu bộ sản phẩmnăm

CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CỦA LÒ
1: Sức chứa lò
Gc =
+ Gn: năng suất của lò
Gn = 12.106 sản phẩm/năm
+ Ln : thời gian lò làm việc trong 1 năm ( giờ )
Chọn số ngày làm việc của lò trong 1 năm : 330 ngày
Ln = 330.24= 7920 ( giờ )
+ L : thời gian sản phẩm lưu trong lò ( giờ )
Sứ dân dụng : L= 18h
+ m : phế phẩm từ lúc vào lò đến kho ( % )
Chọn m= 7 %
Ta được Gc = = 29325,51 sản phẩm/ lò
2: Chọn sản phẩm
- Bát ăn cơm (A) : Đường kính : 10 cm
Cao
: 4 cm
Nặng
: 200 g
- Bát tô đựng canh (B) : Đường kính : 20 cm
Cao
: 7 cm
Nặng
: 300 g
- Ấm nước (C) : Đường kính : 15 cm
Cao
: 15 cm
Nặng
: 400 g
- Đĩa tròn (D) : Đường kính : 15 cm

Cao

: 2 cm

Nặng

: 200 g

3: Tấm kê sản phẩm trên xe goong
Chọn tấm kê có kích thước 49x52x1 ( cm )
Chọn số tấm kê trên xe gòong là : 12 tấm ( 3x4 )
4: cách xếp sản phẩm trên xe goong


- Cách xếp sản phẩm trên 1 tấm kê:
A: bát ăn cơm

3x3= 9 ( sản phẩm )

B: bát tô đựng canh 2x2= 4 ( sản phẩm )
C: ấm nước 3x3 = 9 ( sản phẩm )
D: dĩa tròn 3x3 = 9 ( sản phẩm )
Trên xe goong có:
4 tầng sản phẩm A
3 tầng sản phẩm B
3 tầng sản phẩm C
3 tầng sản phẩm D
Số sản phẩm trên 1 xe goong là:
9x12x4 + 4x12x3 + 9x12x3 + 9x12x3 = 1224 ( sản phẩm )
Vậy số xe goong là :

N= = 24 ( xe goong )
Trên xe goong mỗi tấm kê cách nhau 2 cm
Khối xếp sản phẩm cách mép xe goong 10 cm
- Chiều rộng lò ( chưa kể tường lò ) :
49x3 + 2x2 + 10 +10 = 1,41 ( m )
- Chiều dài xe goong :
52x4 + 2x3 +10 +10 = 2,34 ( m )
- Chiều dài lò :
2,34x24 = 56,16 (m )
- Chiều cao khối xếp sản phẩm
+ khối sản phẩm A ( tính cả độ dày tấm kê và khoảng cách trống)
là : 7x4 = 28 cm
+ khối sản phẩm B là : 10x3 = 30 cm
+ khối sản phẩm C là : 19x3 = 57 cm
+ khối sản phẩm D là : 5x3 = 15 cm
Vậy chiều cao khối xếp sản phẩm là:
28 + 30 + 57 +15 = 1,3 ( m )
5: kết cấu vỏ lò
- Lò tuynel gồm: tường lò, vòm lò


- Vỏ lò thường làm bằng vật liệu chịu lửa và cách nhiệt. Khung thép bên ngoài
có tác dụng bao bọc, chịu lực
Vỏ lò xây bằng vật liệu có chất lượng cao, hệ số dẫn nhiệt thấp, khả năng chống
sốc nhiệt cao, chống mài mòn.
Vòm lò thường dung loại samot nhẹ để làm giảm khối lượng lò
Vỏ lò : + lớp vật liệu chịu lửa : gạch samot
Kích thước : 230x114x65 ( mm )
+ lớp vật liệu cách nhiệt : bông gốm
+ lớp thép dày 3 mm

Chọn kết cấu vỏ lò như sau :
Nhiệt độ
25 – 300oC
300 – 900oC
900 – 1040oC
1040 – 1280oC
1280oC
1280 – 700oC
700 – 400oC
400 – 50oC

Tường lò
+ samot : 0,114 (m)
+ bông gốm : 0,05 (m)
+ vỏ thép : 0,003 (m)
+ samot : 0,230 (m)
+ bông gốm : 0,07 (m)
+ vỏ thép : 0,003 (m)

Vòm lò
+ samot 0,114 (m)
+ bông gốm 0,05 (m)
+ vỏ thép 0,003 (m)
+ samot 0,114 (m)
+ bông gốm 0,10 (m)
+ vỏ thép 0,003 (m)

+ samot : 0,114 (m)
+ bông gốm : 0,05 (m)
+ vỏ thép : 0,003 (m)

+ samot 0,114 (m)
+ bông gốm 0,05 (m)
+ vỏ thép 0,003 (m)

CHƯƠNG II
XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NUNG
+ Giai đoạn chuyển tiếp : 25 – 300o C
Đây là giai đoạn tách nước liên kết vật lí ở trong sản phẩm, còn gọi là giai đoạn
sấy. Trong giai đoạn này nếu tốc độ nâng nhiệt lớn thì hơi nước ở trong long vật
liệu chưa thoát ra kịp sẽ tang áp suất và có thể dẫn đến nứt, nổ sản phẩm
Vì vậy, tốc độ nâng nhiệt giai đoạn này phải đủ chậm. Môi trường nung là oxi
hóa.
+ Giai đoạn nâng nhiệt 300 – 900o C


Giai đoạn này còn gọi là giai đoạn đốt nóng. Trong sản phẩm xảy ra quá trình
tách nước hóa học, cháy các hợp chất hữu cơ, phân giải các hợp chất cacbonat.
Giai đoạn này có thể nâng nhanh nhiệt độ hơn giai đoạn trước mà vẫn đảm bảo an
toàn cho sản phẩm nung. Môi trường nung được duy trì là môi trường oxi hóa
+ Giai đoạn hãm nhiệt oxi hóa 900 – 1040o C
Đây là giai đoạn rất quan trọng trong quá trình nung, giai đoạn này phải được
thưc hiện tốt để giai đoạn khử tiếp theo đạt hiệu quả cao. Mục đích hãm nhiệt với
tốc độ nâng nhiệt độ rất chậm là để cho các phản ứng phân hủy có đủ thời gian để
kết thúc hoàn toàn, đồng thời để cho nhiệt độ ở các vị trí khác nhau trong lò được
đồng đều hơn trước khi đi vào giai đoạn khử.
+ Giai đoạn khử 1040 -1250o C
Khi nhiệt độ lò đạt 1040o C thì môi trường nung phải được chuyển dần từ oxi
hóa sang môi trường khử. Đầu tiên là khử nhẹ, sau đó khử đậm dần về cuối giai
đoạn. Tốc độ nâng nhiệt giai đoạn này phải đủ chậm để cho các phản ứng oxi hóa –

khử cần thiết xảy ra triệt để.
Việc tạo môi trường khử được thực hiện bằng cách chỉnh tỷ lệ giữa nhiên liệu
và không khí cháy sao cho quá trình cháy dư nhiên liệu, thiếu oxy. Khi đó trong
sản phẩm cháy sẽ tạo ra một lượng khí CO nhất định, đây là một chất khử rất hiệu
quả cho các phản ứng oxy hóa-khử. Hàm lượng CO trong sản phẩm cháy 2-6%
Nếu sử dụng nhiên liệu khí, lỏng thì phản ứng cháy của nó diễn ra như sau :
CxHy + O2 → CO + H2O (1)
CO + O2 → CO2

(2)

Nếu sử dụng nhiên liệu rắn thì phản ứng như sau :
C + O2 → CO

(1’)

CO + O2 → CO2 (2’)
Như vậy nếu trong môi trường cháy thiếu oxy thì các phản ứng (2) (2’) diễn ra
không hoàn toàn và khí CO sẽ còn dư lại trong sản phẩm cháy.
Trong khi nung sứ gia dụng việc cần thiết phải duy trì môi trường khử là do các
nguyên nhân sau:
-

Tồn tại trong nguyên liệu đầu Fe2O3 có màu nâu đỏ. Nếu Fe2O3 được chuyển
về dang FeO để rồi sau đó nó chuyển sang dạng silicat sắt không màu hoặc
phớt xanh thì sản phẩm sứ sẽ được trắng hơn. Việc này thực hiện nhờ phản
ứng giữa Fe2O3 với CO ở khoảng nhiệt độ 1050 -1250o C


Fe2O3 + CO → FeO + CO2

- FeO hình thành khi khử phản ứng với SiO2 tạo các hợp chất silicat nóng chảy
ở nhiệt độ thấp, qua đó có thể hạ thấp nhiệt độ nung sản phẩm:
+ Fayalit ( 2FeO.SiO2 – nhiệt độ nóng chảy 1205o C)
2FeO + SiO2 → 2FeO.SiO2
+ Hợp chất otecti giữa fayalit (2FeO.SiO2) – wustit (FeO) ( nhiệt độ nóng chảy
1177o C)
+ Giai đoạn lưu lửa trung tính từ 1250o C đến nhiệt độ nung cuối cùng
Trong giai đoạn này tốc độ nâng nhiệt độ nung rất chậm. Vào cuối giai đoạn,
lớp men trên bề mặt sản phẩm đã chảy dàn đều và đạt độ bóng cao, sản phẩm nung
được kết khối hoàn toàn. Nếu mối trường nung tiếp tục duy trì là môi trường khử
thì tàn cacbon sinh ra do phản ứng 2CO → CO2 + C sẽ bám vào bề mặt men làm
cho men trở nên xám, còn gọi là men bị ám khói. Nếu mối trường nung chuyển
sang môi trường oxy hóa thì phản ứng oxi hóa-khử của oxit sắt sẽ diễn ra theo
chiều ngược lại, tạo ra Fe2O3 làm vàng sản phẩm. Tại nhiệt độ nung cao nhất sản
phẩm phải được lưu nhiệt trong thời gian từ 1,5 – 4 giờ
Kết thúc giai đoạn nung, sản phẩm sẽ được chuyển qua các giai đoạn làm lạnh.
Làm lạnh sứ gia dụng được thực hiện theo chế độ làm lạnh của sản phẩm gốm sứ
nói chung.
STT

Giai đoạn

1
2
3
4
5
6
7
8

Sấy
Đốt nóng
Nung (oxi hóa)
Nung (khử)
Lưu (trung tính)
Làm lạnh nhanh
Làm lạnh chậm
Làm lạnh cửa lò

+ Đường cong nung

Khoảng nhiệt độ
(oC)
25 – 300
300 – 900
900 – 1040
1040 – 1280
1280
1280 – 700
700 – 400
400 – 50

Thời gian
( giờ )
2
3,5
2,5
2,5
1,5

2
2
2


CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU
1: Nhiên liệu
Sử dụng khí hóa lỏng hiện nay là CNG là hỗn hợp của 2 câu tử CH4 (85%) và
C2H6(15%). Do thành phần đơn giản dễ xử lí để loại bỏ các hợp chất đọc hại như
SOx,NOx… không có benzene và hydrocarbon thơm kèm theo, nên khi đốt nhiên
liệ này không giải phóng khí độc như SO2, NO2, CO …, và hầu như không phát
sinh bụi. Vì vậy, sử dụng CNG thay thế các nhiên liệu truyền thống như than, dầu
sẽ bảo vệ môi trường và giảm chi phí.
Nhiệt trị của nhiên liệu:
Qt = 30,16.CO + 85,58.CH4 + 133,85.C2H2 + 141,1.C2H4 + 152,31.C2H6
+ 218,0.C3H8 + 283,45.C4H10 + 390,0.C5H12 + 55,85.H2S + 25,76.H2 (kcal/m3)
Qt = 85,58.85 + 152,31.15 = 9558,95 (kcal/m3)
2: Tính toán lượng không khí cần cho quá trình cháy
2.1:Lượng không khí lí thuyết
Cấu tử

Phần trăm
thể tích
(%)

Phản ứng cháy

O2
(m3)

CO2
(m3)

H2O
(m3)


CH4

85

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

170

85

170

C2H6

15

C2H6 + 3,5O2 → 2CO2 + 3H2O

52,5

30

45

Tổng

100

222,5

115

215

1

2,225

1,15

2,15

Lượng O2 cần thiết cho 1m3 nhiên liệu: 2,225m3 O2
Thành phần không khí khô: 21% O2 , 79% N2
Lượng không khí khô lí thuyết để đốt cháy 1m3 nhiên liệu:
Lo= 2,225. = 10,6 (m3k3/m3 nhiên liệu)
2.2: Lượng không khí thực tế
Thực tế cần lượng không khí lí thuyết nhiều hơn để cháy hết hoàn toàn nhiên
liệu, gọi là lượng không khí dư. Hệ số không khí dư chọn α = 1,15
Lượng không khí khô thực tế :
Lα = 1,15 x L0 =1,15 x 10,6 = 12,19 (m3k3/m3 nhiên liệu)
Trong không khí còn chứa một lượng hơi nước tùy thuộc vào điều kiện khí hậu.

Không khí có nhiệt độ trung bình 25oC , hàm ẩm d= 18g/kg k3
Lượng không khí ẩm thực tế :
L’α = ( 1 + 0,0016d )x Lα
= ( 1 + 0,0016.18 )x 12,19 = 12,54 (m3k3/m3 nhiên liệu)
3: Tính toán sản phẩm cháy
Lượng H2O do không khí ẩm mang vào:
VH2O = L’α – Lα = 12,54 – 12,19 = 0,35 (m3k3/m3 nhiên liệu)
VO2 = 0,21.(α – 1).L0
= 0,21.( 1,15 – 1). 10,6 = 0,3339 (m3k3/m3 nhiên liệu)
VN2 = 0,79.Lα
= 0,79. 12,19 = 9,63 (m3k3/m3 nhiên liệu)
Tổng thể tích sản phẩm cháy
V = VH2O + VO2 + VN2 + VCO2


= (2,15 + 0,35) + 0,3339 + 9,63 + 1,15 = 13,61 (m3/m3 nhiên liệu)
Thành phần thể tích sản phẩm cháy:
%VCO2 = (1,15/13,61)x100 = 8,45 %
%VH2O = (2,5/13,61)x100 = 18,37 %
%VO2 = (0,3339/13,61)x100 = 2,45 %
%VN2 = (9,63/13,61)x100 = 70,73 %
4: Tính toán thành phần khí thải
Do trong quá trình nung có một lượng không khí lọt vào dôn nung và dôn đốt
nóng nên lượng khí thải lớn hơn lượng khí của sản phẩm cháy.
Chọn αkt = 2,5
Lαkt = αkt x L0 = 2,5 x 10,6 = 26,5 (m3/m3 nhiên liệu)
L’αkt= Lαkt x (1+ 0,0016.18)= 27,26 (m3/m3 nhiên liệu)
VCO2 = 1,15 (m3/m3 nhiên liệu)
VH2O = 2,15 + ( L’αkt - Lαkt ) = 2,15 + 27,26 – 26,5 = 2,91 (m3/m3 nhiên liệu)
VO2 = 0,21( αkt – 1 ).L0 = 0,21(2,5 – 1 ).10,6 = 3,34 (m3/m3 nhiên liệu)

VN2 = 0,79. Lαkt = 0,79.26,5 = 20,94 (m3/m3 nhiên liệu)
Thể tích khí thải:
Vkt = VCO2 + VH2O + VO2 + VN2
= 1,15 + 2,91 + 3,34 + 20,94 = 28,34 (m3/m3 nhiên liệu)
Thành phần thể tích các cấu tử:
% VCO2 = ( 1,15/28,34 ) x100 = 4,06 %
% VH2O = (2,91/28,34)x100 = 10,27%
% VO2 = (3,34/28,34)x100 = 11,78%
% VN2 = ( 20,94/28,34)x100 = 73,89 %
CHƯƠNG IV
THIẾT LẬP CÂN BẰNG NHIỆT CỦA LÒ NUNG
1: Cân bằng nhiệt dôn đốt nóng và dôn nung


a: Nhiệt thu
a1: Nhiệt cháy của nhiên liệu
Q1 = B x Qt
B: Lượng nhiên liệu tiêu tốn

(kcal/h)

( m3/h)

Qt: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu ( kcal/m3 )
Q1 = 9558,95.B
a2: Nhiệt lí học của nhiên liệu
Q2= B.Cn.tn (kcal/h)
Cn: tỉ nhiệt trung bình của nhiên liệu (kcal/m3.oC) Cn= 0,58 (kcal/m3.oC)
tn: nhiệt độ của nhiên liệu vào oC ,

tn= 25 oC

Q2 = B.25.0,58 = 14,5.B (kcal/h)
a3: Nhiệt do không khí để cháy nhiên liệu và lọt vào lò
Q3=Lα.Ckk.tkk.B (kcal/h)
Lα: lượng không khí khô thực tế cần cho quá trình cháy, m3
B: lượng nhiên liệu tiêu tốn , m3/h
tkk: nhiệt độ vào của không khí oC , tkk= 25 oC
Ckk: tỉ nhiệt của không khí , Ckk= 0,31 (kcal/m3.oC)
Q3= 12,19.0,31.25.B = 94,47.B (kcal/h)
a4: Nhiệt do không khí lọt vào
Q4=B.L0.( αkt - α ).Ckk.tkk (kcal/h)
L0 : lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1m3 nhiên liệu
B : Lượng nhiên liệu tiêu tốn m3/h
tkk : nhiệt độ vào của không khí oC , tkk= 25 oC
Ckk : tỉ nhiệt của không khí Ckk= 0,31(kcal/m3.oC)
αkt : hệ số dư khí thải αkt= 2,5
α : hệ số dư không khí α= 1,15


Q4= B.10,6.( 2,5 -1,15 ).0,31.25 = 110,90.B (kcal/h)
a5: Nhiệt do sản phẩm nung mang vào
Q5= Gsp..tsp (kcal/h)
Gsp: khối lượng mộc vào lò, kg/h
G = = 1629,19 sp/h
Sản phẩm gồm : 35% sp loại A, 13 % sp loại B, 26% sp loại C, 26 % sp loại D
Khối lượng trung bình của sp:
M = 0,35.0,2 + 0,13.0,3 + 0,26.0,4 + 0,26.0,2 = 0,265 g
Gsp = 1629,19.0,265 = 431,74 kg/h
W=1%

Csp = 0,26 kcal/kg.oC
Q5= 431,74..25 = 2886,18 (kcal/h)
a6: Nhiệt do xe goong mang vào
Q6= (kcal/h)
Gi: trọng lượng lớp lót trên xe goong kg/h
Ci: tỉ nhiệt lớp lót trên xe goong
Nền goong cấu tạo gồm 3 lớp:
+ lớp bông gốm trên cùng dày 0,05m
+ lớp gạch chịu lửa samot dày 0,345m
+ lớp thép dày 0,003m
Khối lượng các lớp trên xe goong xác định theo công thức
Gi= .N = . 24 kg/h
+ Lớp bông gốm có ρ= 170 kg/m3
Gb= . 24 = 37,39 kg/h
+ Lớp samot có ρ= 1100 kg/m3
Gs=.24 = 1669,50 kg/h


+ Lớp thép có ρ= 7850 kg/m3
Gt= .24 =103,60 kg/h
Tỉ nhiệt riêng : Cb= 0,251 kcal/kg.oC
Cs= 0,2 kcal/kg.oC
Ct= 0,111 kcal/kg.oC
Q6= (37,39.0,251+1669,50.0,2+103,60.0,111).25 = 8869,61 (kcal/h)
a7: Nhiệt do tấm kê trụ đỡ mang vào
Q7= (kcal/h)
tsp: nhiệt độ sản phẩm vào lò tsp= 25oC
- Tấm kê có khối lượng: 4 kg/tấm, làm bằng SiC
Tổng trọng lượng các tấm kê:
Gtk= .13.24= 832 kg/h

- Trụ đỡ: hình hộp chữ nhật tiết diện 4x5 (cm), làm bằng SiC
Mỗi tấm kê có 3 trụ đỡ.
Số trụ đỡ tầng A: 3.12.4= 144
Số trụ đỡ tầng B: 3.12.3= 108
Số trụ đỡ tầng C: 3.12.3= 108
Số trụ đỡ tầng D: 3.12.3= 108
GtđA= = 36,17 kg/h
GtđB= = 40,70 kg/h
GtđC= = 81,39 kg/h
GtđD= = 18,09 kg/h
Gtđ = 36,17 + 40,70 + 81,39 + 18,09 = 176,35 kg/h
C= 0,186 kcal/kg.oC
Q7= ( 176,35 + 832 ).25.0,186= 4688,83 (kcal/h)
b: Nhiệt chi


b1: Nhiệt bốc hơi lý học
Q1’ = Gsp..W (kcal/h)
Gsp: khối lượng sản phẩm mộc vào lò, kg/h
W: độ ẩm của sản phẩm, %
Q1’ = 431,74. .1= 2568,85 (kcal/h)
b2: Nhiệt đốt nóng hơi nước đến nhiệt độ khí thải ra khỏi lò
Q2’ = 0,47.tkt.Gsp. (kcal/h)
Chọn tkt= 180 oC
Q2’ = 0,47.180. 431,74.= 365,25 (kcal/h)
b3: nhiệt do phản ứng hóa học khi nung sản phẩm
Q3’ = ..q.G*sp (kcal/h)
m: hàm lượng đất sét, cao lanh trong phối liệu, %
Đất sét : m= 27 %
Cao lanh: m=12 %

n: hàm lượng Al2O3 trong đất sét, cao lanh, %
Đất sét: n= 26,63%
Cao lanh: n= 38%
q: nhiệt khử nước của đất sét, cao lanh tính theo 1kg Al2O3
q=500 kcal/kgAl2O3
G*sp: khối lượng sản phẩm khô tuyệt đối, kg/h
G*sp= Gsp.= 431,74. = 427,42 kg/h
Q3’=(

+

).500. 427,42= 25111,14 (kcal/h)

b4: Nhiệt đốt nóng sản phẩm
Q4’= G*sp.Csp.tsp (kcal/h)
G*sp: khối lượng sản phẩm khô tuyệt đối, kg/h
Csp = 0,26 kcal/kg.oC


tsp= 1280 oC
Q4’ = 427,42.0,26.1280= 142245,38 (kcal/h)
b5: Nhiệt tổn thất theo khí thải
Q5’=Vkt.Ckt.tkt.B(kcal/h)
B: lượng nhiên liệu tiêu tốn, m3/h
Vkt: thể tích khí thải ra lò theo 1m3 nhiên liệu
Vkt= 28,34 (m3/m3 nhiên liệu)
Ckt: tỉ nhiệt của khí thải
Ckt=
pi: hàm lượng từng thành phần trong khí thải, %
Ci: tỉ nhiệt từng thành phần trong khí thải

Tỷ nhiệt từng thành phần trong khí thải
pi,Ci

CO2

H2O

O2

N2

Ci (kcal/m3.oC)

0,4290

0,3635

0,3199

0,3106

pi (%)

4,06

10,27

11,78

73,89

Ckt=0,01.( 0,4290. 4,06 + 0,3635. 10,27 + 0,3199. 11,78 + 0,3106. 73,89)
=0,322 kcal/m3.oC
Q5’=28,34. 0,322.180.B= 1642,59.B (kcal/h)
b6: Nhiệt đốt nóng tấm kê, trụ đỡ đến nhiệt độ nung
Q6’= ( 176,35 + 832 ).1280.0,186= 240067,97 (kcal/h)
b7: Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh
b7.1: giai đoạn 25-300 oC
Nhiệt độ bên trong giai đoạn này bằng nhiệt độ trung bình của giai đoạn:
ttr = (25+300)/2 = 162,5 ˚C
Chiều dài L1 = 56,16.2/18 = 6,24m


- Tổn thất nhiệt qua tường:
Kết cấu: Samot A: δ1 = 0,113 m
Bông cách nhiệt: δ2 = 0,05 m

Giả sử: Nhiệt độ mắt trong t1 = 162,5˚C
Nhiệt độ giữa hai lớp t2 = 155˚C
Nhiệt độ mặt ngoài t3 = 40˚C
Nhiệt độ không khí tkk = 30˚C
Nhiệt trở của tường
R= + +
=

+ +

= 1,287 ( m2.h.oC/kcal )

Tổn thất nhiệt:

Q=
F: diện tích truyền nhiệt của tường, m2
F= 2.6,24.1,7= 21,22m2
Q = = 2184,65 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua vòm:
Kết cấu: Samot nhẹ: δ1 = 0,113 m
Bông cách nhiệt: δ2 = 0,05 m

Giả sử: Nhiệt độ mặt trong
t1=162,5˚C
Nhiệt độ giữa hai lớp t2 = 135˚C
Nhiệt độ mặt ngoài t3 = 40˚C
Nhiệt độ không khí tkk = 30˚C
Nhiệt trở của tường
R= + +


=

+ +

= 1,529 ( m2.h.oC/kcal )

Tổn thất nhiệt:
Q=
F: diện tích truyền nhiệt của vòm, m2
F=6,24.1,42= 8,80 m2
Q = = 917,99 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua nền xe goòng:
Kết cấu: Bông cách nhiệt: δ1 = 0,05 m

Samot nhẹ: δ2 = 0,345 m
Giả sử: Nhiệt độ mặt trong t1 = 162,5˚C
Nhiệt độ giữa hai lớp t2 = 125˚C
Nhiệt độ mặt ngoài t3 = 40˚C
Nhiệt độ không khí tkk = 30˚C
Nhiệt trở của nền xe goong
R= + +
=

+ +

= 2,412 ( m2.h.oC/kcal )

Tổn thất nhiệt:
Q=
F: diện tích truyền nhiệt của vòm, m2
F=6,24.1,42= 8,80 m2
Q = = 581,92 (kcal/h)

b7.2: giai đoạn 300-900 oC
Nhiệt độ bên trong giai đoạn này bằng nhiệt độ trung bình của giai đoạn:
ttr = (900+300)/2 = 600 ˚C
Chiều dài L2 = 56,16.3,5/18 = 10,92 m


- Tổn thất nhiệt qua tường:
Q = = 12035,18 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua vòm:
Q=

= 3171,50 (kcal/h)

- Tổn thất nhiệt qua nền xe goòng:

Q=

= 4082,32 (kcal/h)

b7.3: giai đoạn 900-1280 oC
Nhiệt độ bên trong giai đoạn này bằng nhiệt độ trung bình của giai đoạn:
ttr = (900+1280)/2 = 1090 ˚C
Chiều dài L3 = 56,16.5/18 = 15,6 m
- Tổn thất nhiệt qua tường:
Q = = 33012,44 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua vòm:
Q=

= 8844,96 (kcal/h)

- Tổn thất nhiệt qua nền xe goòng:

Q=

= 11783,58 (kcal/h)

b7.4: giai đoạn 1280 oC
Nhiệt độ bên trong giai đoạn này
ttr = 1280 ˚C
Chiều dài L4 = 56,16.1,5/18 = 4,68 m
- Tổn thất nhiệt qua tường:

Q = = 12203,33 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua vòm:
Q=

= 3281,45 (kcal/h)


- Tổn thất nhiệt qua nền xe goòng:
Q=

= 4419,92 (kcal/h)

Tổng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh của dôn đốt nóng và dôn nung:
Q7’= 2184,65 + 917,99 + 581,92 + 12035,18 + 3171,50 + 4082,32
+ 33012,44 + 8844,96 + 11783,58 + 12203,33 + 3281,45 + 4419,92
= 96519,24 (kcal/h)
b8: Nhiệt tích lũy nền goong
Q8’= (kcal/h)
Gi: trọng lượng lớp lót trên goong
Ci: Tỉ nhiệt lớp lót trên goong
Nền goòng cấu tạo gồm 3 lớp:
+ Lớp bông gốm trên cùng dày 0,05 m
+ Lớp gạch samot nhẹ chịu lửa ở giữa dày 0,345 m
+ Lớp thép dưới cùng dày 0,003 m
Kích thước nền goòng (D×R×C) = 1,41×2,34×0,4 (m)
Giả thiết nhiệt độ các lớp:
+ t1 = ttr = 1280oC
+ t2 = 600oC
+ t3 = 85oC
+ t4 = 40oC

Q8’ =
+
+

= 123764,16 (kcal/h)
Tuy nhiên, trong giai đoạn làm nguội còn có một số goòng, nên lượng nhiệt


tích lũy trong vùng đốt nóng và vùng nung chỉ là 60%.

Q8’= 123764,16.0,6= 74258,50 (kcal/h)
b9: Các khoản nhiệt tổn thất không tính được
Nhiệt tổn thất không tính được bằng khoảng 10% tổng tổn thất nhiệt tính được:
Q9’= 0,1.(Q1’ + Q2’ + Q3’ + Q4’ + Q5’ + Q6’+ Q7’ + Q8’ )
= 0,1.( 2568,85 + 365,25 + 25111,14 + 142245,38 + 1642,59.B + 240067,97 +
96519,24 + 74258,50 )
= 164,259.B + 58113,63 (kcal/h)
Thành lập bảng thu chi của dôn đốt nóng và dôn nung:
Nhiệt thu
Q1

Kcal/h
9558,95.B

Nhiệt chi
Q1’

Kcal/h
2568,85

Q2
Q3

14,5.B
94,47.B

Q2’
Q3’

365,25
25111,14

Q4

110,90.B

Q4’

142245,38

Q5

2886,18

Q5’

1642,59.B

Q6

8869,61

Q6’

240067,97

Q7

4688,83

Q7’
Q8’

96519,24
74258,50

Q9’

164,259.B + 58113,63

Tổng chi

1806,85.B + 639249,96

Tổng thu

9778,82.B +16444,62

Ta có tổng thu bằng tổng chi:
9778,82.B +16444,62 = 1806,85.B + 639249,96

7971,97.B = 622805,34
B= 78,13 m3/h
2: Cân bằng nhiệt dôn làm lạnh nhanh
Khu vực nhiệt độ từ 1280˚C xuống 700˚C dùng phương pháp làm lạnh
nhanh là dùng quạt thổi trực tiếp không khí lên bề mặt sản phẩm.


a: Nhiệt thu
a1: Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ và nhiệt tích lũy từ nền goòng
mang từ dôn nung sang
Lượng nhiệt này bằng tổng lượng nhiệt tích lũy ở xe goòng và nhiệt đốt nóng
sản phẩm ở dôn nung sang:
Q1= Gsp.Csp.tsp + Q8’ + Q6’ (kcal/h)
Gsp: khối lượng sản phẩm vào lò sau khi mất khi nung,
Gsp=

= 410,75 kg/h

Csp: tỷ nhiệt riêng của sản phẩm , Csp = 0,26 kcal/kg.oC
tsp: nhiệt độ sản phẩm ra khỏi dôn nung, tsp= 1280 oC
Q1=410,75. 0,26.1280 + 240067,97 + 74258,50 = 451024,07 (kcal/h)
a2: Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm
Không khí được thổi vào làm nguội sản phẩm, khi tiếp xúc với nhiệt độ trong
lò, không khí này sẽ nóng lên và sẽ được đưa ra ngoài làm tác nhân sấy sản phẩm
trong lò sấy tuynel
Q2= X.Ckk.tkk (kcal/h)
X: trọng lượng không khí vào làm nguội trong 1 giờ, m3/h
Ckk: tỷ nhiệt của không khí, Ckk= 0,31 kcal/m3.oC
Tkk: nhiệt độ không khí vào, tkk= 25 oC
Q2= X.0,31.25= 7,75.X (kcal/h)

b: Nhiệt chi
b1: Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, sang dôn làm lạnh chậm
Q1’  G i .C i .ti (kcal/h)
Trong đó: Gsp – khối lượng sản phẩm ra, Gsp = 410,75(kg/h)
Csp – tỷ nhiệt của sản phẩm, Csp = 0,26 kcal/kg.˚C


Cc – tỷ nhiệt của vật liệu SiC, CSiC = 0,186 kcal/kg.˚C
tsp – nhiệt độ sản phẩm ra khỏi dôn làm lạnh, tsp = 700˚C.
Q1’= (410,75.0,26 + 176,35.0,186 + 832.0,186 ). 700 =206043,67 (kcal/h)
b2: Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác hoặc thoát ra ống
khói
Q2’ = X.Ckk.tkk (kcal/h)
Trong đó: X – lượng khí nóng lấy ra, m3/h
Ckk – tỷ nhiệt của không khí nóng, Ckk = 0,3123 kcal/m3.˚C
tkk – nhiệt độ không khí, tkk = 180˚C
Q2’ = X.0,3123.180 = 56,214.X (kcal/h)
b3: Nhiệt tích lũy ở nền goòng
Q3’= (kcal/h)
Trong đó :
Gi – Trọng lượng lớp lót trên goòng
Ci – Tỉ nhiệt lớp lót trên goòng
ttbi – nhiệt độ làm việc trung bình lớp vật liệu
Giả thiết nhiệt độ các lớp:
+ t1 = ttr = 990oC
+ t2 = 500oC
+ t3 = 60oC
+ t4 = 40oC
Q3’= 37,39.0,251. 745 + 1669,50.0,2.280 + 103,60.0,111.50=101058,72 (kcal/h)
Do số xe goòng ở vùng này chỉ chiếm một phần, chọn hệ số η = 0,1

Q3’= 0,1. 101058,72 = 10105,872 (kcal/h)
b4: Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh


Khoảng nhiệt độ 1280˚C – 700˚C, chiều dài 6,24 m nhiệt độ trung bình 990 ˚C.
- Tổn thất nhiệt qua tường:
Q = = 11828,17 (kcal/h)
- Tổn thất nhiệt qua vòm:
Q=

= 3818,72 (kcal/h)

- Tổn thất nhiệt qua nền xe goòng:
Q=

= 5181,29 (kcal/h)

Q4’= 11828,17 + 3818,72 + 5181,29 = 20828,18 (kcal/h)
b5: Các khoản nhiệt không tính được
Q5’ = 0,1.(Q1’ + Q2’ + Q3’ + Q4’)
= 0,1. (206043,67 + 56,214.X + 10105,872 + 20828,18)
= 5,62.X + 23697,77 (kcal/h)
Bảng cân bằng nhiệt dôn làm lạnh nhanh:
Nhiệt thu Kcal/h

Nhiệt chi

Kcal/h

Q1

Q2

Q1’
Q2’

206043,67
56,214.X

Q3’
Q4’

10105,872
20828,18

Q5’

5,62.X + 23697,77

Tổng chi

61,83.X + 260675,49

451024,07
7,75.X

Tổng thu 7,75.X + 451024,07
Ta có tổng thu = tổng chi:

7,75.X + 451024,07 = 61,83.X + 260675,49
54,08.X = 190348,58

X = 3519,76 m3/h
Lượng không khí cần vào dôn làm lạnh để làm nguội sản phẩm:
X = 3519,76 m3/h
3: Cân bằng nhiệt dôn làm lạnh chậm
a. Nhiệt thu


a1: Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ và nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn
làm lạnh nhanh sang
Lượng nhiệt này bằng tổng lượng nhiệt tích lũy ở xe goòng và nhiệt đốt nóng
sản phẩm ở dôn làm lạnh nhanh sang:
Q1= + Q3’ (kcal/h)
Cc – tỷ nhiệt của vật liệu SiC, CSiC = 0,186 kcal/kg.˚C
tsp – nhiệt độ sản phẩm ra khỏi dôn làm lạnh, tsp = 700˚C.
ti – nhiệt độ sản phẩm ra khỏi dôn làm lạnh nhanh, ti = 700˚C
Gsp – khối lượng sản phẩm ra, Gsp = 410,75 (kg/h)
Csp – tỷ nhiệt của sản phẩm, Csp = 0,26 kcal/kg.˚C
Q1 = (410,75.0,26 + 176,35.0,186 + 832.0,186 ). 700 + 10105,872
= 216149,54 (kcal/h)
a2: Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm
Q2 = X.Ckk.tkk (kcal/giờ)
Trong đó:
X – lượng không khí vào làm nguội trong 1 giờ, m3/h
Ckk – tỷ nhiệt của không khí, Ckk = 0,31 kcal/m3.˚C
tkk – nhiệt độ không khí vào, tkk = 25˚C
Q2 = X.0,31.25 = 7,75.X (kcal/giờ)
b: Nhiệt chi
b1: Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ mang sang dôn làm lạnh cuối lò
Q1’  G i .C i .ti(kcal/giờ)
Trong đó: Gsp – khối lượng sản phẩm ra, Gsp = 410,75 (kg/giờ)

Csp – tỷ nhiệt của sản phẩm, Csp = 0,26 kcal/kg.˚C
Cc – tỷ nhiệt của vật liệu SiC, CSiC = 0,186 kcal/kg.˚C
tsp – nhiệt độ sản phẩm ra khỏi dôn làm lạnh chậm, tsp = 400˚C.


Q1’ = (410,75.0,26 + 176,35.0,186 + 832.0,186 ).400= 117739,24 (kcal/h)
b2: Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác hoặc thoát ra ống
khói
Q2’ = X.Ckk.tkk (kcal/giờ)
Trong đó: X – lượng khí nóng lấy ra, m3/giờ
Ckk – tỷ nhiệt của không khí nóng, Ckk = 0,3123 kcal/m3.˚C
tkk – nhiệt độ không khí, tkk = 180˚C
Q2’ = X.0,3123.180 = 56,214.X (kcal/h)
b3: Nhiệt tích lũy nền goong
Q3’= (kcal/h)
Trong đó : Gi: trọng lượng lớp lót trên goong
Ci: tỉ nhiệt lớp lót trên goong
Ti: nhiệt độ trung bình của lớp vật liệu
Giả thiết nhiệt độ các lớp
+ t1: 600 ˚C
+ t2: 350 ˚C
+ t3: 60 ˚C
+ t4: 35 ˚C

Q3’= 37,39.0,251. 475 + 1669,50.0,2.205 + 103,60.0,111.47,5= 73453,55 (kcal/h)
Do số xe goòng ở vùng này chỉ chiếm một phần, chọn hệ số η = 0,1
Q3’= 73453,55.0,1= 7345,355 (kcal/h)
b4: Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh
Khoảng nhiệt độ 700˚C – 400˚C, chiều dài 6,24 m nhiệt độ trung bình 550˚C
- Tổn thất nhiệt qua tường:

Q = = 7440,35 (kcal/h)


- Tổn thất nhiệt qua vòm:
Q=

= 3211,32 (kcal/h)

- Tổn thất nhiệt qua nền xe goòng:
Q=

= 2121,34 (kcal/h)

Q4’= 7440,35 + 3211,32 + 2121,34 = 12773,01 (kcal/h)

b5: Các khoản nhiệt không tính được
Q5’ = 0,1.(Q1’ + Q2’ + Q3’+ Q4’)
= 0,1.( 117739,24 + 56,214.X + 7345,355 + 12773,01)
= 13785,76 + 5,62.X (kcal/giờ)

Nhiệt thu
Q1
Q2

kcal/h
216149,54
7,75.X

Tổng thu

216149,54 + 7,75.X

Nhiệt chi
Q1’
Q2’
Q3’
Q4’
Q5’
Tổng chi

Kcal/h
117739,24
56,214.X
7345,355
12773,01
13785,76 + 5,62.X
151643,36 + 61,83.X

Ta có tổng thu = tổng chi:
216149,54 + 7,75.X = 151643,36 + 61,83.X
54,08.X = 64506,18
X = 1192,79 m3/h
Lượng không khí cần vào dôn làm lạnh để làm nguội sản phẩm:
X = 1192,79 m3/giờ


4: Cân bằng nhiệt dôn làm lạnh cuối lò
a. Nhiệt thu
a1: Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ và nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn
làm lạnh chậm sang

Lượng nhiệt này bằng tổng lượng nhiệt tích lũy ở xe goòng và nhiệt đốt nóng
sản phẩm ở dôn làm lạnh chậm sang:
Q1= + Q3’ (kcal/h)
Cc – tỷ nhiệt của vật liệu SiC, CSiC = 0,186 kcal/kg.˚C.
ti – nhiệt độ sản phẩm ra khỏi dôn làm lạnh chậm, ti = 400˚C
Gsp – khối lượng sản phẩm ra, Gsp = 410,75 (kg/h)
Csp – tỷ nhiệt của sản phẩm, Csp = 0,26 kcal/kg.˚C
Q1 = (410,75.0,26 + 176,35.0,186 + 832.0,186 ). 400 + 7345,355
= 125084,59 (kcal/h)
a2: Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm
Q2 = X.Ckk.tkk (kcal/h)
Trong đó: X – lượng không khí vào làm nguội trong 1 giờ, m3/giờ
Ckk – tỷ nhiệt của không khí, Ckk = 0,31 kcal/m3.˚C
tkk – nhiệt độ không khí vào, tkk = 25˚C
Q2 = X.0,31.25 = 7,75.X (kcal/h)
b: Nhiệt chi
b1: Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ mang ra ngoài
Q1’  G i .C i .ti(kcal/giờ)
Trong đó: Gsp – khối lượng sản phẩm ra, Gsp = 410,75 (kg/giờ)
Csp – tỷ nhiệt của sản phẩm, Csp = 0,26 kcal/kg.˚C