Файл: Волгина, Ю. М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов учебник.pdf

тановлен непрерывно движущийся горизонтальный лен­ точный конвейер 9. Скорость движения горизонтального ленточного конвейера обеспечивает вынос короба с из­ делиями из печи до подхода второго короба.

Размеры вертикальных печей зависят от производи­ тельности и ассортимента отжигаемых изделий. Общая высота колеблется от 4 до 10 м, наружная ширина — от 1,5 до 3 м, наружная длина — от 2,5 до 3,5 м. Площадь отжигательных каналов составляет 0,3—0,75 м2. Отап­ ливаются эти печи твердым, жидким и газообразным топ­ ливом. Удельный расход тепла на 1 кг отжигаемых из­ делий составляет 4200 кДж.

§ 59. Основы расчета печей отжига непрерывного действия

Печи отжига непрерывного действия рассчитывают на основании заданного ассортимента и числа отжигае­ мых изделий, состава стекла и режима отжига, вида и состава топлива,, способа выработки и транспорти­ ровки изделий к печи. Эти данные используют и для обоснования выбора конструкции печи. Режим отжига (температура отжига и режим охлаждения), зависящий от химического состава стекла и толщины изделий, обыч­ но задается.

В отжигательных печах непрерывного действия отжи­ гаемые изделия укладывают в один ряд на непрерывно движущийся конвейер или загружаются в вагонетку или люльку-короб.

Основными параметрами для расчета размеров печей для отжига штучных изделий являются число отжигае­ мых изделий N в 1 ч, размеры отжигаемых изделий, про­ должительность отжига Тот, ч и применяемое транспорт­ ное устройство.

Площадь Ртр, м2 рабочей части конвейера печи при свободном размещении изделий подсчитывают по фор­ муле

Суммарная вместимость вагонеток или люлек в м3:

мы изделия и принимается равным 0,5—0,75 (уменьша­

286

ется с усложнением формы). Для вычисления ^ т р И Vваг сечения и проекции изделий упрощаются до прямоуголь­ ников.

Длину рабочей части конвейера в м определяют по формуле

Увеличение длины конвейера на 4—7 м позволяет осуществлять сортировку изделий непосредственно на конвейере. Ширина рабочей части конвейера 6тр должна соответствовать установке целого числа изделий с уче­ том зазора между ними и принимается 0,3—3 м в зави­ симости от производительности Печи и ее размеров. Для большинства конвейерных печей отношение общей дли­ ны конвейера к ширине LTp: Ьтр составляет от 10:1 до

30: 1.

Ширина туннеля для отжига штучных изделий при­ нимается на 0,2—0,4 м больше ширины рабочей части конвейера, а высота туннеля превышает высоту изделий на 50—100 мм.

Длину туннеля отжига вагонеточной печи в м опре­ деляют по формуле

Вместимость вагонетки У 'ваг в зависимости от разме­ ров изделий и производительности печи колеблется от 0,1 до 0,9 м3. Длина вагонетки / ваг определяется ее объе­ мом и составляет 0,9—1,3 м, а ширина — 0,6—1,3 м. Рас­ стояние между вагонетками /'в аг принимается равным 0,1—0,2 м. При определении Д Тун предусмотрено, что на нагреве должны быть две вагонетки.

Ширина туннеля отжига больше ширины вагонетки на 100—200 мм.

Высота от пода туннеля до пят свода для вагонеточ­

Высота вагонетки /гваг= 0,2—0,4 м; дополнительная высота Л/гдоп в зависимости от высоты до расположения вылета и его значения составляет 0,2—0,5 м. Стрела

286

подъема свода туннеля принимается V7—Vs длины про­ лета.

При отжиге листового прокатного стекла длина ра­ бочей части конвейера в м при скорости движения ленты шст, м/ч и времени отжига т, ч

Ширина туннеля отжига на 0,3—0,6 м превышает ши­ рину ленты стекла. Высота туннеля над лентой составля­ ет 200—400 мм. Длина открытой части конвейера прини­ мается равной 30 м.

Все отжигательные печи непрерывного действия, за исключением вагонеточных, выполняются в металле. Тол­ щина изоляционной засыпки (кладки) в зонах нагрева, выдержки и первой части зоны медленного охлаждения составляет 500 мм, а в остальной части зоны медленного охлаждения постепенно уменьшается до 100 мм. Зона быстрого охлаждения не имеет изоляции.

В вагонеточных печах туннель отжига выкладывают из шамотного, изоляционного и глиняного кирпича. Тол­ щина стен в зоне высоких температур 500 мм, в зоне низких температур 250—375 мм, толщина свода соот­ ветственно 250—375 и 125—250 мм. В холодной части зоны быстрого охлаждения свод печи может быть вы­ полнен из листовой стали со съемным изоляционным по­ крытием.

Теплотехнический расчет отжигательных печей не­ прерывного действия включает расчет процессов горе­ ния топлива, определение расхода топлива и охлаждаю­ щего воздуха по тепловым балансам отдельных зон пе­ чи, а также определение размеров дымовой трубы и каналов для продуктов горения и воздуха.

Расчет процессов горения топлива и определение из­ бытка воздуха для получения продуктов горения с за­ данной температурой производят обычным методом на основании заданного вида или состава топлива.

Тепловые балансы составляют отдельно для зоны нагрева, выдержки, медленного охлаждения и быстрого охлаждения.

В табл. 25 приведены статьи прихода и расхода теп­ ла в тепловых балансах различных зон печи. Наличие данной статьи в тепловом балансе зоны обозначено зна­ ком «+», а отсутствие знаком «—».

При составлении тепловых балансов печей с прямым

287

обогревом (вагонеточных) учитывается, что температу­ ра газовой среды в зонах нагрева и выдержки выше максимальной температуры изделий (по режиму отжи­ га) на 50—100°С, а в зонах медленного и быстрого ох­ лаждения — на 25—50°С ниже температуры изделий.

Вмуфельных печах температура продуктов горения

вканалах муфеля определяется по количеству тепла, пе­ редаваемого через стенку муфеля в зависимости от его конструкции и материала.

На основании тепловых балансов зон определяется

удельный расход тепла в каждой зоне. Фактический рас­ ход тепла принимается на 5—10% выше балансового, так как при составлении балансов не учитываются потери тепла через неплотности и стыки, газопроницаемость кладки, колебания теплового режима печи и другие не­ учтенные расходы тепла. Практические удельные расходы тепла на 1 кг отжигаемых изделий в зависимости от вида отжигаемых изделий и типа печи приведены в табл. 26.

288

Т а б л и ц а 26. Удельный расход тепла на отжиг изделий в печах непрерывного действия различного типа

1,15 м и длине 18,7 м составляет около 1875 500 кДж/ч. Расход тепла конвейерной печью с пластинчатым конвейером и керамическим муфелем при ширине тун­ неля 1,93 и длине около 20 м колеблется от 1675000 до 2 930 000 кДж/ч. В конвейерной печи типа ЛН 1000X18

расход тепла составляет 210 000—356150 кДж/ч.

Г л а в а XIII

ПЕЧИ ДЛЯ ЗАКАЛКИ СТЕКЛА

§ 60. Процесс закалки стекла

Закаленное стекло изготовляют из обыкновенного силикатного стекла любого состава путем специальной термической обработки на установках, состоящих из электрических печей сопротивления и обдувочных уст­ ройств.

Стекла, подвергшиеся закалке, приобретают повы­ шенную механическую прочность на изгиб и удар, упру­ гость, термическую устойчивость, что делает их безо­ пасными при эксплуатации. Улучшение свойств стекла

289

после его закалки объясняется равномерным распреде­ лением остаточных напряжений.

Если нагреть стекло до пластичного состояния и за­ тем резко охладить его поверхности, то в нем возника­ ют равномерно распределенные напряжения. Процесс термической обработки, при котором в результате на­ грева и резкого охлаждения в стекле искусственно соз­ даются равномерно распределенные остаточные напря­ жения значительной величины, называется з а к а л к о й стекла. Величина образовавшихся в стекле остаточных напряжений зависит от величины температурного пере­ пада и коэффициента термического расширения стекла. Чем больше температурный перепад и коэффициент тер­ мического расширения, тем больше величина остаточ­ ных напряжений. Стекла, обладающие малым коэффи­ циентом расширения, например кварцевые, не поддают­ ся закалке. Боросиликатные стекла с высоким содержа­ нием БЮг и малым содержанием Na20 подвергаются закалке при значительно более интенсивном охлажде­ нии, чем обычное стекло, вырабатываемое на машинах ВВС.

Процесс закалки стекла состоит из двух стадий: рав­ номерного нагревания и быстрого равномерного охлаж­ дения.

Нагревание — самая ответственная стадия в процес­ се закалки, так как стекло нагревается до температу­ ры, при которой оно переходит в пластичное состояние, но при этом не изменяет своей первоначальной формы и размеров. Температура закалки зависит от химичес­ кого состава стекла и его толщины. Под температурой закалки понимают оптимальную температуру, выше ко­ торой при данном режиме охлаждения степень закалки не увеличивается. Закалка стекол, нагретых до темпе­ ратуры ниже, чем оптимальная, приводит к падению степени закалки и самопроизвольному разрушению в процессе охлаждения. Температура нагрева стекла должна быть одинаковой по всей его поверхности как с одной, так и с другой стороны.

Режим нагрева в большой степени зависит и от тол­ щины стекла. Чем толще стекло, тем больше времени требуется для его нагревания при прочих равных усло­ виях. На основании теоретических расчетов и экспери­ ментальных данных установлено, что в определенных пределах для стекла данного состава продолжитель-

290

пость нагрева в печи прямо пропорциональна его толщине. Так, например, продолжительность нагрева стекла толщиной 6 мм составляет около 4 мин. Следо-

решеток. Охлаждение стекла собственно и есть процесс закалки, так как на этой стадии образуются равно­ мерно распределенные остаточные напряжения сжатия во внешних слоях и растяжения во внутренних, изменя­ ющие механические и термические свойства стекла.

Степень закалки зависит от скорости охлаждения стекла, его толщины и химического состава. Скорость охлаждения — основной фактор, обусловливающий ту или иную степень закалки. Для получения равной сте­ пени закалки стекол одного и того же химического со­ става, но неодинаковой толщины, применяют различ­ ную скорость охлаждения.

Закалке подвергают стекла, вырабатываемые на машинах ВВС, и литые, полированные и неполиро­ ванные, толщина которых равна 4,5—20 мм, а также некоторые полые изделия (электрические изоляторы, сортовую посуду, консервную тару). Для автомобиль­ ной промышленности применяют закаленное плоское и гнутое стекло толщиной 5,5—6,5 мм, для строительных целей — толщиной до 20 мм. В процессе закалки на по­ верхность стекол, используемых в автомобилях и само­ летах, может быть нанесена токопроводящая пленка, предохраняющая их от обледенения.

Плоские листовые закаленные стекла изготовляют вертикальным способом, гнутые листовые — вертикаль­ ным и горизонтальным способами.

При вертикальном способе изготовления стекло, на­ гретое в электропечи, до поступления в обдувочное устройство изгибают с помощью пресса, расположен­ ного между печью и воздухоструйной решеткой.

Гнутые закаленные стекла больших размеров и сложного профиля изготовляют преимущественно гори­ зонтальным способом моллирования и закалки на ус­ тановках, состоящих из одной или двух многокамерных

291