武汉理工大学《工程设计训练》设计说明书
2物料平衡计算
2.1配料计算
表4 100公斤湿物料中形成氧化物的数量
氧化物量% 原料名称 湿料配合比% SiO2 Al2O3 MgO CaO K2O Na2O BaO B2O3 Sb2O3 Fe2O3 石英砂 39.22 钾长石 5.62 氢氧化铝 14.42 35.12 3.58 0.00 0.00 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 38.75 0.00 1.01 9.26 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 10.28 0.19 0.03 0.24 0.00 2.81 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 3.63 3.93 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.94 0.01 0.00 0.00 0.10 0.03 0.07 0.10 0.01 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 3.74 0.58 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.97 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.97 0.00 3.97 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.35 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 方解石 6.49 白云石 12.98 纯碱 6.49 硝酸钠 2.16 碳酸钡 5.05 硼酸 7.21 澄清剂 0.36 合计 百分比% 78.72 100 3.27 7.58 1.26 4.36 4.97 0.35 0.04 51.78 13.74 4.37 10.13 1.68 5.83 6.64 5.31 0.47 0.05 计算过程如下：
石英砂中各氧化物含量：% Si02=35.33*99.4/100=35.12 Al2O3=35.33*0.01/100=0.00 CaO=35.33*0.01/100=0.00 MgO=35.33*0.53/100=0.19 K2O=35.33*0.01/100=0.00 Fe2O3=35.33*0.04/100=0.01 钾长石中各氧化物含量: % Si02=5.62*63.7/100=3.58 Al2O3=5.62*18/100=1.01 CaO=5.62*0.1/100=0.01
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MgO=5.62*0.6/100=0.03 Na2O=5.62*0.8/100=0.04 K2O=5.62*16.7/100=0.94 Fe2O3=5.62*0.1/100=0.01 氢氧化铝中各氧化物含量：% Al2O3=14.42*64.23/100=9.26 CaO=14.42*0.02/100=0.00 MgO=14.42*1.68/100=0.24 K2O=14.42*0.05/100=0.01 方解石中各氧化物含量：% CaO=6.49*55.99/100=3.63 Fe2O3=6.49*0.02/100=0.00 白云石中各氧化物含量：% SiO2=12.98*0.4/100=0.05 AL2O3=12.98*0.04/100=0.01 CaO=12.98*30.3/100=3.93 MgO=12.98*21.64/100=2.81 Fe2O3=12.98*0.01/100=0.00 纯碱中各氧化物含量：% Na2O=6.49*57.61/100=3.74 K2O=7.01*1.5/100=0.10 硝酸钠中各氧化物含量：% Na2O=2.16*26.75/100=0.58 K2O=2.16*1.5/100=0.03 碳酸钡中各氧化物含量：% K2O=5.05*26.74/100=0.07 Fe2O3=5.05*1.5/100=0.01 BaO=5.05*0.985*153/197=4.97 硼酸中各氧化物含量：%
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K2O=7.21*1.4/100=0.1 B2O3=7.21*0.985*70/2/62=3.97 Fe2O3=7.21*0.1/100=0.01 澄清剂：%
K2O=0.36*1.8/100=0.01 Fe2O3=0.36*0.2/100=0.00 Sb2O3=0.36*98/100=0.35
表5 配料计算
配料计算 SiO2 Al2O3 CaO 石英砂 钾长石 氢氧化铝 方解石 白云石 纯碱 硝酸钠 碳酸钡 硼酸 澄清剂 MgO Na2O K2O Fe2O3 BaO B2O3 Sb2O3 烧失量 合计 99.4 0.01 0.01 0.53 63.7 0 0 0.4 0 0 0 0 0 18 0.1 0.6 0 0.8 0 0 0 57.61 26.75 0 0 0 0.01 0.04 16.7 0.05 0 0 1.5 1.5 1.4 1.4 1.8 0.1 0 0.02 0.01 0 0 34 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 64.23 0.02 1.68 0 55.99 0 42.99 47.61 40.89 71.75 23.18 42.9 98 0.04 30.3 21.64 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 75.32 0.1 0.2 55.6
表6 湿料配方
氢氧化石英砂 钾长石 铝 37.41 5.62 14.42 方解石 白云石 6.49 12.98 纯碱 6.49 硝酸钠 碳酸钡 硼酸 2.16 5.05 7.21 澄清剂 0.36 水 0.11
2.2去气产物及组成计算
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表7 去气产物计算 原料名称 石英砂 氢氧化铝 方解石 白云石 纯碱 硝酸钠 硼酸 碳酸钡 质量 体积 体积百分数% 去气产物量 H2O 4.00 4.99 1.11 10.01 12.33 60.18 CO2 2.86 6.10 2.65 2.97 14.58 7.44 36.31 O2 0.20 0.2 0.14 0.01 NO2 1.15 1.15 0.58 2.83 挥发分总质量=10.01+14.58+0.2+1.15=25.94
3热平衡计算
3.1燃料燃烧计算
粉料中挥发分占25.94%，由于规定是纯配合料，不添加碎玻璃，则可以得到： 1-25.94%=74.06% 即0.754Kg-玻璃液
因此，熔制成1 Kg的玻璃液所需要的粉料量Gb为： Gb=1/0.75=1.35 Kg/Kg-玻璃液
所以，熔制1Kg玻璃液所需要的配合料量为： Gb’=Gb=1.35 Kg/kg-玻璃液
3.2玻璃形成所消耗热量的计算
?硅酸盐生成热Q1的计算： 方解石的反应耗热量Q1： QI=1536.6*0.0363=55.78KJ 白云石的反应耗热量：
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QII=2757.4*(0.0281+0.0393)=185.85KJ 纯碱的反应耗热量： QIII=951.7*0.0374=35.59KJ 硝酸钠的反应耗热量： QIV=4144.9*0.00058=24.04KJ 碳酸钡的反应耗热量： QV=988.1*0.0497=49.11KJ 氢氧化铝的反应耗热量： QVI=1766.8*0.0926=163.61KJ 硼酸的反应耗热量：
QVII=3018.7*0.0397=119.84KJ
q1=Qb*Gb=( QI+ QII+ QIII+ QIV+ QV+ QVI + QVII)*Gb
=(55.78+185.85+35.59+24.04+49.11+163.61+119.84)*1.33=842.98KJ ②玻璃形成热为q2
q2=347Gb(1-0.01Ggas) =347*1.35*(1-0.01*26.229)=345.58 (KJ-1Kg玻璃液) ③加热玻璃液到玻璃液熔化温度（1514C）耗热量q3的计算 CP.g=0.672+4.6*10-4*1514=1.368
q3=1* CP.g *tmelt=1.368*1514=2071.152 (KJ-Kg玻璃液) ④q4=0（因为不加入碎玻璃，Gc=0） ⑤蒸发水的耗热量q5：
q5=2491Gb*GH2o=2491*1.35*8.612*0.01=289.61 (KJ-Kg玻璃液) ⑥配合料中粉料带入的物理热q6:
一般湿粉料的比热容Cp,b取0.963KJ/Kg* oC
q6=Gb*Cp,b*tb+Gc*cpc*tc=1.35*0.963*20+0=26.001 (KJ-Kg玻璃液) ⑦则玻形成热为： qg=q1+q2+q3+q4+q5+q6
=842.98+345.58+2071.152+0+289.61+26.001=3206.793 (KJ-Kg玻璃液)
o
3.3燃料消耗量近似计算
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