玻璃形成热计算

我司玻璃形成过程耗热量计算1设计依据（1）产品：光伏玻璃（2）玻璃成分（设计）(见表2—1)/质量%表2—1玻璃成分

SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OSb2O372.551.080.01208.853.7513.700.17（3）料方及原料组成（见表2—2）表2—2料方及原料组成原料名称料方质量/%化学组成/%SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2CO3K2ONa2ONa2SO4NaNO3Sb2O3IL石英砂59.8399.460.1400.01120.012--0.0300.016---氧化铝0.850.1299.300.0406----0.38---石灰石5.060.0410.0410.007854.781.16------白云石14.450.0180.0110.005830.7521.37------重碱18.570.019-0.0067--99.44-58.15芒硝0.508--0.0002----43.4499.55硝酸钠0.581--0.0016----35.71-98.87-氧化锑0.145--0.0027-------99.5总数100.0（4）碎玻璃数量：占总配合料量的25%（5）配合料水分：4%2玻璃形成过程耗热量计算2.1100㎏湿粉料中形成氧化物的数量（见表2—3）表2—3100㎏湿粉料中形成氧化物的数量原料形成玻璃液的氧化物计算氧化物数量（㎏）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OSb2O3总数总数石英砂59.83x0.96x0.9946=57.1359.83x0.96x0.0014=0.0859.83x0.96x0.000112=0.006459.83x0.96x0.00012=0.006959.83x0.96x0.00016=0.009257.130.080.00640.0069

0.0092

57.23纯碱18.57x0.96x0.00019=0.003418.57x0.96x0.000067=0.001218.57x0.96x0.5815=10.370.0034

0.0012

10.3710.37氧化铝0.85x0.96x0.0012=0.0010.85x0.96x0.993=0.810.85x0.96x0.000406=0.000330.85x0.96x0.0038=0.00310.0010.810.00033

0.0031

0.81石灰石5.06x0.96x0.00041=0.0025.06x0.96x0.00041=0.0025.06x0.96x0.000078=0.000385.06x0.96x0.5478=2.665.06x0.96x0.0116=0.0560.0020.0020.000382.660.0562.72白云石14.45x0.96x0.00018=0.002514.45x0.96x0.00011=0.001514.45x0.96x0.000058=0.000814.45x0.96x0.3075=4.2714.45x0.96x0.2137=2.960.00250.00150.00084.272.96

7.23硝酸钠0.581x0.96x0.3571=0.20

0.200.20芒硝0.508x0.4344=0.22

0.22

0.22氧化锑0.145x0.96x0.995=0.14

0.140.14合计57.1390.89350.009116.93693.01610.8020.1478.92玻璃成分（质量）/%72.401.1320.01158.7903.82213.6870.177100.02.2生成硅酸盐耗热(以1㎏粉料计，单位是kJ/㎏）q=q粉G粉（2—1）q粉=∑q硅G氧（2—2）q硅是各种氧化物生成硅酸盐的反应热，各种硅酸盐的生成热查课件。G氧是各种原料中的氧化物量。由CaCO3生成CaSiO3的反应耗热量q1q1=1536.6GCaO=1536.6×（0.000069+0.0266）=40.98kJ由MgCO3生成MgSiO3的反应耗热量q2q2=3466.7GMgO=3466.7×0.00056=1.94kJ由白云石中CaMg(CO3)2生成CaMg(SiO3)2的反应耗热量q3q3=2757.4GCaMgO2=2757.4×(0.0427+0.0296)=199.36kJ由纯碱中Na2CO3生成Na2SiO3的反应耗热量q4q4=951.7GNa2O=951.7×0.1037=98.69kJ由硝酸钠中NaNO3生成Na2SiO3的反应耗热量q5q5=4144.9GNa2O=4144.9×0.002=8.29kJ由芒硝中Na2SO4生成Na2SiO3的反应耗热量q6q6=3467.1GNz2O=3467.1×0.0022=7.6276kJ1㎏粉料生成硅酸盐耗热qⅠq′Ⅰ=q1+q2+q3+q4+q5+q6=356.8876kJ2.3100㎏粉料逸出气体的组成：（见表2—4）表2—4100㎏粉料逸出气体的组成原料名称逸出气体量计算

逸出气体量CO2SO2H2ONO2O2合计石英砂59.83x0.96x0.0033=0.1900.1900.190纯碱18.57x0.96x0.4182=7.4557.4557.455石灰石5.06x0.96x0.4397=2.1362.1362.136白云石14.45x0.96x0.478=6.6316.6316.631硝酸钠0.558x0.3571x0.2581①=0.05350.558x0.3571x1.484①=0.30790.29560.05140.347芒硝0.508x0.96x0.4344=0.2120.2120.212湿粉料100×0.04=444质量(㎏)16.410.21240.29560.051421.97体积（标准m3）8.3540.0744.980.1440.03613.59体积（%）61.480.5436.651.060.265100①

2NaNO3→Na2O＋2NO2＋1/2O2，2NaNO3～Na2O2NO2/Na2O=(2×46)/62=1.48390.5O2/Na2O=16/62=0.25812.4配合料用量计算在粉料中挥发分占21.97%，在1㎏粉料中加上碎玻璃0.33㎏，则得到：1－0.01×21.97＋0.33=1.1103㎏玻璃液因此，熔成1㎏玻璃液需要粉料量为G粉=1/1.1103=0.901kg需要碎玻璃量为：G碎=0.33/1.1103=0.297㎏熔成1㎏玻璃液需要配合料量：G配=G粉+G碎=1.198㎏2.5玻璃熔化温度计算根据（王承遇等人提出的计算公式）各种氧化物对澄清温度的校正系数见表2—5.表2—5各种氧化物对澄清温度的校正系数成分SiO2Al2O3B2O3R2OBaOCaOZnOMgOPbO校正系数SiO2＞60%+5+7-7-11BaO＞18%-5-5-3.5-2-3.5SiO2=60～70%+4.7BaO=8～25%-4SiO2＞70%+4.3参考熔化温度（计算熔化温度）Tm为：Tm=1400+ΣCnPn（2—4）式中：Cn—氧化物计量系数Pn—氧化物的重量%。各氧化物计量系数见表2—7表2—7各氧化物计量系数成分各成分含量不同的计算系数SiO2SiO2＞75%3.3SiO270～75%3.6SiO260～70%4.4SiO250～60%5.1SiO240～50%5.5SiO230～40%5.9Al2O3Al2O3＞20%3.0Al2O315～20%4.5Al2O310～15%5.5Al2O3<5～10%6.6Al2O3<5%6.5B2O3B2O3＞15%-5B2O310～15%-6B2O3<10%-7CaO-5MgO-3PbOPbO＞60%-3.5PbO=15～60%-4PbO<15%-3.5BaOBaO＞15%-3BaO≥10～15%-3.9BaO<10%-4.5ZnOZnO＞5%-5ZnO<5%-3.5SrO-5Li2O-12Na2ONa2O＞15%-10Na2O<15%-11Na2OK2OK2O＞15%-9K2O<5%-8K2O=5～15%-10根据公式3—4和以上数据计算设定玻璃的熔化温度：Tm=1400+ΣCnPn=1400+72.55×3.6＋13.7×（-10）＋8.85×（-5）＋3.75×（-3）＋6.5×1.08=1475.7℃2.6玻璃液形成过程的热量平衡（以1㎏玻璃液计，单位是kJ/㎏，从0℃算起）（1）支出热量a.生成硅酸盐耗热q1q1=q′ⅠG粉=356.8876×0.901=321.556kJb.形成玻璃耗热qⅡqⅡ=347G粉(1－0.01G气)=347×0.901×(1－0.01×21.97)=243.958kJ式中：347—每千克硅酸盐熔融成玻璃液需347kJ热量c.加热玻璃液到1475.7℃耗热qⅢqⅢ=c玻t玻式中:c玻—玻璃液的高温比热，kJ/（㎏·℃），根据参考资料①，式1—10计算:c玻=0.672＋4.6×10-4t熔t熔—玻璃熔化温度c玻=0.672＋4.6×10-4t熔=0.672＋4.6×10-4×1475.7=1.351∴qⅢ=c玻t玻=1.351×1475.7=1993.41kJd.加热逸出气体到1475.7℃耗热qⅣ1475.7℃时逸出气体的平均比热c去气=0.01[cCO2·(CO2%+SO2%+NO2%)＋cH2O·H2O%]=0.01[2.325×(61.48＋0.54+1.06)＋1.827×36.65]=2.1362qⅣ=0.01V去气G粉c去气t熔（3—5）式中：V去气—100㎏粉料中逸出气体量，标准m3qⅣ=0.01V去气G粉c去气t熔=0.01×13.59×0.901×2.1362×1475.7=385.997kJe.蒸发水分耗热qⅤqⅤ=2491G粉·G水（3—6）式中：2491—1㎏水分汽化需2491kJ热量G水—1㎏湿粉料中的含水量，㎏qⅤ=2491G粉·G水=2491×0.901×0.04=89.776kJ(2)收入热量qⅥqⅥ=G粉c粉t粉＋G碎c碎t碎（3—7）式中：c粉—粉料比热，一般取0.963kJ/(㎏·℃)c碎—碎玻璃的比热，kJ/(㎏·℃)