[ 1
Учреждение образования
«Белорусский государственный технологический университет»
УТВЕРЖДЕНА
Ректором БГТУ
профессором И.М. Жарским
22.03.2010 г.
Регистрационный № УД-285/баз.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ
ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА
Учебная программа для специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» специализаций 1-48 01 01 06 «Технология стекла и ситаллов» и 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий»УДК 666.1.04(073) ББК 35.41я Т Рекомендована к утверждению:
Кафедрой технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 12 от 05.03. 2010 г.);
Научно-методическим советом факультета учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»
(протокол № 4 от 18.03. 2010 г.) Составитель:
Ю.Г. Павлюкевич, доцент кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук Рецензенты:
Т.В. Колонтаева, доцент кафедры «Микро- и нанотехника» Белорусского национального технического университета, кандидат технических наук;
С.В. Плышевский, доцент кафедры химической технологии вяжущих материалов УО «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук.
Научно-методическим советом по химическим технологиям учебнометодического объединения вузов Республики Беларусь по химикотехнологическому образованию (протокол № _ от 2010 г.)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Целью дисциплины является формирование у студентов инженерных знаний и навыков в области устройства, принципа действия, расчетов и проектирования тепловых установок и агрегатов, используемых в производстве стекла и ситаллов.Тепловые установки и агрегаты стекольной промышленности отличаются сложностью тепловых, аэродинамических и химических процессов. Изучение дисциплины позволит студентам приобрести знания и навыки, необходимые для выбора конструкций тепловых агрегатов, используемых в различных производствах для варки, выработки, отжига и закалки стекла, для выбора и рационального использования огнеупорных и теплоизоляционных материалов, определения режимов работы печных агрегатов при организации, совершенствования или оптимизации технологических процессов.
Основными задачами при изучении дисциплины являются:
изучение сушильных и печных агрегатов различных конструкций;
изучение основ проектирования печей различных типов и назначения, выбора огнеупорных материалов и теплоизоляционных материалов для кладки печей;
приобретение навыков самостоятельного расчета основных элементов конструкций тепловых агрегатов, определения расходов топлива, основных технико-экономических показателей их работы, выполнения теплотехнических и аэродинамических расчетов;
изучение мероприятий по охране труда, противопожарной технике и охране окружающей среды при эксплуатации печей и сушильных агрегатов.
Курс базируется на современных представлениях о природе физикохимических процессов, протекающих при стекловарении и отжиге, на основе общенаучных и общепрофессиональных дисциплин таких, как процессы и аппараты химической технологии; химическая технология стекла и ситаллов; теплотехника химических производств, тепловые процессы в технологии силикатных материалов.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
общие сведения о тепловых агрегатах, применяемых в производстве стекла и ситаллов;
типы и конструкции печей, оптимальные методы управления работой агрегатов;
основные методы расчета стекловаренных печей;
требования техники безопасности, противопожарной техники, мер по охране окружающей среды.
Студент должен уметь:
правильно выбрать тип теплового агрегата для ведения теплового процесса, определить оптимальный тепловой и газовый режим работы;
произвести подбор необходимых огнеупорных и теплоизоляционных материалов для сооружения тепловых агрегатов;
выполнить конструктивный и теплотехнический расчет тепловых установок и агрегатов, определить их тепловой КПД и удельный расход топлива на проведение тепловых процессов;
выполнить рабочие чертежи тепловых агрегатов.
Программа составлена с учетом поэтапного изучения дисциплины на лекциях, практических занятиях и при выполнении курсового проекта.
На изучение дисциплины отводится 190 часов, из них 84 аудиторных, в т.ч.
по видам занятий: лекций 50 часов, практических занятий 34 часа.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1 Стекловаренные печи Стекловаренные печи периодического действия Стекловаренные печи непрерывного действия Основные конструктивные элементы стекловаренных печей Основы эксплуатации стекловаренных печей Раздел 2 Пути повышения эффективности работы стекловаренных печей Основные направления развития печной теплотехники. Новые конструкции стекловаренных печей Интенсификация процесса стекловарения Раздел 3. Устройства для выработки стекла Устройства для механизированной выработки листового стекла машинами ВВС Устройства для механизированной выработки листового стекла способом непрерывного проката Устройства для формования ленты стекла флоатспособом Устройства механизированной выработки штучных изделий Устройства для выработки стеклянного волокна Устройства для механизированной выработки стеклянных труб Раздел 4 Печи специального назначения Гарнисажные печи Печи вспенивания Печи для производства кварцевого стекла Раздел 5 Печи для отжига, закалки и моллирования стеклоизделий Печи для моллирования и закалки Раздел 6 Сушильные установки Барабанные сушилки:Аэробильные и аэрофонтанные установки Сушилки кипящего слоя
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Содержание курса и значение дисциплины в системе подготовки инженеров-химиков-технологов. История и перспективы развития печной теплотехники в стекольной промышленности. Общая классификация тепловых агрегатов стекольного производства. Показатели эффективности работы.Раздел 1 Стекловаренные печи 1.1 Стекловаренные печи периодического действия Горшковые печи: типы, назначение, устройство и конструктивные особенности. Процесс варки стекла в горшковых стекловаренных печах. Технико-экономические показатели и эксплуатация горшковых печей. Стекловаренные горшки.
Ванные печи: назначение, устройство. Технико-экономические показатели и особенности эксплуатации печей.
1.2 Стекловаренные печи непрерывного действия Ванные стекловаренные печи малой мощности. Ванные печи непрерывного действия прямого нагрева. Назначение, устройство, техникоэкономические показатели. Кислородное дутье. Способы получения кислорода.
Ванные печи для варки сортовых и цветных стекол. Особенности устройства и технико-экономические показатели. Многосекционные печи.
Ванные печи средней мощности. Назначение, устройство и техникоэкономические показатели. Барботаж стекломассы.
Ванные печи большой мощности. Назначение, устройство и техникоэкономические показатели.
Электрические стекловаренные печи прямого сопротивления. Использование электрического тока для варки стекла. Классификация печей прямого сопротивления. Электрические и пламенно электрические печи. Печи с дополнительным электрическим обогревом. Назначение, устройство и конструктивные особенности.
Электроды. Особенности использования. Технические требования. Установка электродов в печи и подготовка к работе.
1.3 Основные конструктивные элементы стекловаренных печей Материалы для строительства печей. Теплоизоляционные и огнеупорные материалы: традиционные и новые. Общестроительные материалы и растворы. Раскладка огнеупоров печи.
Рабочая камера. Бассейн ванной печи. Дно бассейна. Стены бассейна.
Верхнее строение. Торцевые и боковые стены. Свод. Обвязочный каркас, опоры, фундамент. Газопроводы.
Переводные устройства. Типы переводных устройств. Достоинства и недостатки.
Горелки. Шахтные и факельные горелки. Достоинства и недостатки.
Пристроенные и встроенные узлы ванных стекловаренных печей. Загрузочный карман. Хальмовочный карман. Заградительные лодки, мосты, протоки, решетчатый экран, сниженные своды.
Рекуператоры: назначение устройство, принцип действия. Керамические и металлические рекуператоры. Достоинства и недостатки Регенераторы: назначение, устройство, принцип действия. Типы насадок регенератора. Преимущества и недостатки.
1.4 Основы эксплуатации стекловаренных печей Особенности теплообмена в стекловаренных печах. Теплообмен в шихте и стекломассе, пламенном пространстве: механизм, основные закономерности.
Оптимизация процессов теплообмена.
Физико-химические основы стекловарения. Факторы, влияющие на процесс стекловарения. Движение стекломассы. Температурный и газовой режим работы печи.
Правила эксплуатации печей. Подготовка печей к пуску. Остановка печей.
Виды ремонтов печей.
Техника безопасности и охрана окружающей среды при работе стекловаренных печей.
Раздел 2 Пути повышения эффективности работы стекловаренных печей Основные направления развития печной теплотехники. Пути совершенствования конструкций ванных стекловаренных печей. Новые конструкции стекловаренных печей.
Интенсификация процесса стекловарения. Термические и гидродинамические способы интенсификации.
Раздел 3 Устройства для выработки стекла Формование изделий из стекла. Способы формования и параметры процесса.
Устройства для механизированной выработки листового стекла машинами вертикального вытягивания стекла лодочным и безлодочным способом.
Принцип формования стекла. Особенности устройства выработочных каналов и подмашинной камеры.
Устройства для механизированной выработки листового стекла способом непрерывного проката. Конструкция выработочного устройства стекловаренной печи. Принцип формования.
Устройства для формования ленты стекла флоат-способом. Конструкция флоат ванны для выработки листового стекла разных номиналов. Особенности устройства и эксплуатации. Защитная атмосфера.
Устройства механизированной выработки штучных изделий. Питателифидеры, вращающиеся чаши, неподвижные выработочные бассейны с перемешивающим устройством: конструктивные особенности, принцип действия.
Устройства для выработки стеклянного волокна. Фильерные питатели Особенности устройства и эксплуатации.
Устройства для механизированной выработки стеклянных труб: конструктивные особенности, принцип действия.
Раздел 4 Печи специального назначения Шахтные печи. Применение, устройство, особенности эксплуатации и технико-экономические показатели работы.
Гарнисажные печи. Назначение, устройство, принцип действия и технико-экономические показатели работы.
Печи вспенивания для производства пеностекла. Особенности устройства и эксплуатации, технико-экономические показатели работы.
Печи для производства кварцевого стекла. Особенности конструкций и принцип действия.
Раздел 5 Печи для отжига, закалки и моллирования стеклоизделий Печи для отжига стеклоизделий: назначение, классификация. Отжигательные печи периодического и непрерывного действия. Преимущества и недостатки.
Печи для моллирования и закалки стекла: назначение устройство и принцип действия.
Раздел 6 Сушильные установки Процесс сушки и сушильные установки в стекольном производстве. Характеристика сырья, подвергаемого сушке.
Барабанные сушилки: назначение, принцип действия, устройство. Особенности применения прямоточных и противоточных сушилок. Насадки и их типы.
Аэробильные и аэрофонтанные установки. Назначение, особенность их устройства и принцип действия. Преимущества и недостатки.
Сушилки кипящего слоя. Назначение, устройство и принцип действия.
Преимущества и недостатки.
Техника безопасности и охрана окружающей среды при работе сушилок.
ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Чтение строительных чертежей тепловых агрегатов и сооружений.2. Расчет горения топлива и температуры подогрева воздуха (газа). Расчет действительной температуры горения топлива.
3. Определение расходов тепла на процесс стеклообразования. Материальный и тепловой баланс процесса стекловарения. Термодинамические расчеты процессов силикато- и стеклообразования.
4. Расчет ванной стекловаренной печи. Определение основных размеров ванной стекловаренной печи. Выбор и расчет основных элементов конструкции печи.
5. Теплотехнический расчет ванной стекловаренной печи. Тепловой баланс печи. Определение расхода топлива. Расчет показателей эффективности работы стекловаренной печи 6. Расчет рекуператоров. Выбор конструкции и расчет теплового баланса рекуператора. Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Определение размеров рекуператора.
7. Расчет регенераторов. Тепловой баланс регенератора. Определение основных характеристик насадки регенератора. Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплообмена. Определение основных размеров насадки регенератора.
8. Расчет горелок и каналов печи.
9. Аэродинамический расчет тепловых установок. Выбор аэродинамической схемы работы печных агрегатов. Расчеты по механике газов. Расчет дымовой трубы и подбор вентиляторов и дымососов.
10. Расчет горшковой стекловаренной печи. Определение основных размеров рабочей камеры горшковой печи. Выбор режима работы печи, типа и размеров горшка, количества горшков, конструкции основных ограждений рабочей камеры печи.
11. Тепловой баланс горшковой печи и определение расхода топлива. Расчет регенераторов или рекуператоров, горелок. Определение их размеров. Определение размеров каналов для воздуха, топлива и продуктов горения. Аэродинамические расчеты.
12. Расчет электрической стекловаренной печи прямого сопротивления.
Определение конструкции и основных размеров ванной электрической стекловаренной печи прямого сопротивления. Расчет потерь тепла через ограждения печи. Расчет расхода электроэнергии на варку стекла. Электрические расчеты систем электронагрева.
13. Расчет печи отжига. Определение режима отжига. Расчет суммарного объема печи и определение основных размеров печи, эскизное решение конструкции печи. Теплотехнический расчет печи отжига непрерывного действия.
14. Расчет электрической печи отжига непрерывного действия.
ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ЗАДАНИЙ НА КУРСОВОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1. Регенеративная горшковая стекловаренная печь (для варки сортового и технического стекла).2. Рекуперативная горшковая стекловаренная печь (для варки сортового и технического стекла).
3. Регенеративная ванная стекловаренная печь (для варки листового, сортового, тарного, технического стекла).
4. Рекуперативная ванная стекловаренная печь (для варки сортового, медицинского и технического стекла).
5. Электрическая стекловаренная печь прямого сопротивления (для варки сортового стекла).
6. Печь вспенивания для производства пеностекла.
7. Печь отжига.
ЛИТЕРАТУРА
1. Левицкий, И.А. Теплотехнические установки и агрегаты предприятий производства стекла. Расчет стекловаренных печей / И.А.Левицкий, Ю.Г. Павлюкевич.– Мн.: БГТУ, 2006.– 232 с.2. Папко, Л.Ф. Огнеупоры для стекловаренных печей / Л.Ф.Папко, Ю.Г.Павлюкевич. М: БГТУ, 2008, 100 с.
3. Тепловые процессы в технологии силикатных материалов / И.А. Булавин [и др.]. М.: Стройиздат, 1982. – 249 с.
4. Волгина, Ю.М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов / Ю.М.Волгина.– М.: Стрийиздат, 1984.– 307 с.
1. Козлов, А.С. Теплотехника регенеративных стекловаренных печей / А.С.Козлов.– М.: Легпромбытиздат, 1990.– 141 с.
2. Гинзбург, Д.Б. Стекловаренные печи / Д.Б. Гинзбург.– М.: Стройиздат, 1967.– 240 с.
3. Лаптев, В.И. Электрические агрегаты для варки стекла / В.И.Лаптев, В.А.Сибиряков.– М.: Легпромбытиздат, 1975.– 157 с.
4. Пиоро, Л.С.. Экономия топлива в производстве стекла / Л.С. Пиоро.– Киев: Наук. думка, 1981.– 139 с.
5. Ферворнер, О. Огнеупорные материалы для стекловаренных печей / О. Ферворнер, К. Берндт.– М.:Стройиздат, 1984.– 261 с.
6. Станек, Я. Электрическая варка стекла / Я.Станек.– М.: Легиндустрия, 1979.– 247 с.
7. Степаненко, М.Г. Пути совершенствования ванных стекловаренных печей / М.Г. Степаненко.– М.:Госстройиздат, 1960.– 160 с.
8. Гюнтер, Р. Ванные стекловаренные печи / Р. Гюнтер.– М.: Госстройиздат, 1958.– 252 с.
9. Мазурин, О.В. Отжиг и закалка стекла / О.В.Мазурин, Ю.Л. Белоусов.– М.: Стройиздат, 1984.– 113 с.
10. Тепловые процессы в технологии силикатов / А.В. Ралко [и др.]. – Киев: Вища школа, 1986. – 232 с.
11. Свенчанский, А.Д. Электрические промышленные печи / А.Д. Свенчанский. – М.: Энергия, 1975, ч.I – 382 с.
12. Левченко, П.В. Расчеты печей и сушилок силикатной промышленности / П.В. Левченко. М.: Высшая школа, 1986. 367 с.
13. Гинзбург, Д.Б.Теплотехнические расчеты установок силикатной промышленности / Д.Б.Гинзбург, В.И.Зимина.– М:Стрийиздат, 1951.– 492 с.
14. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Под ред. А.С. Телегина. – М.: Металлургия, 1982. – 357 с.
15. Методические указания по разделу «Расчет ванной стекловаренной печи» курса «Тепловые процессы силикатной технологии» / И.С.Качан, В.В.Тижовка, И.М.Терещенко.– Мн.:БТИ им. С.М.Кирова, 1987.– 25 с.
Перегудов, В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей / В.В. Перегудов, М.И. Роговой. – М.: Стройиздат, 1983. – 416 с.
17. Стекло. Справочник / Под ред. Н.М.Павлушкина.– М.: Стройиздат, 1973. – 487 с.
Гольденберг, Л.Г. Пламенные ванные печи для варки стекла типа “Е”. Энерготехнологические процессы в химической промышленности.
Обзорная информация / Л.Г. Гольденберг, А.И. Тюрин, С.А. Гусев. – М.:НИИТЭХим, 1971.– 35 с.
РЕЦЕНЗИЯ
на учебную программу «Теплотехнические установки и агрегаты предприятий производства стекла», разработанную по специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, 1-48 01 01 06 «Технология стекла и ситаллов» и 1-48 01 01 10 «Технология эмалей и защитных покрытий»Учебная программа подготовлена доцентом кафедры технологии стекла и керамики учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» к.т.н. Ю.Г. Павлюкевичем, изложена на 12 страницах машинописного текста и включает четыре раздела.
В пояснительной записке сформулированы цели и задачи курса, его роль и место в системе подготовки специалиста, показана связь с другими учебными дисциплинами, описаны навыки и умения, которые должен приобрести студент после его изучения, указано примерное распределение часов по видам занятий. Замечаний нет.
Во второй части приведен примерный тематический план дисциплины и выделены ее основные разделы. Замечаний нет.
В третьей части программы приведено содержание учебного материала. Он правильно сгруппирован по темам и излагается в объеме, необходимом студентам технологических специальностей для формирования у них базы знаний по основным видам тепловых установок и агрегатов, используемых в различных производствах для варки, выработки, отжига и закалки стекла. В программе курса отражены вопросы, связанные с назначением, устройством и эксплуатацией стекловаренных печей периодического и непрерывного действия, печей специального назначения для отжига, закалки и моллирования стеклоизделий. Приводятся основные направления развития печной теплотехники и пути повышения эффективности их работы. В программе курса рассмотрены практически все известные в настоящее время в технологии производства стекла и стеклоизделий устройства для выработки стекла. Замечаний по третьей части учебной программы нет.
В информационной части программы приводится примерный перечень тем практических занятий, тематика курсовых проектов, список рекомендуемой основной и дополнительной литературы.
На основании вышеизложенного считаю, что учебная программа по дисциплине «Теплотехнические установки и агрегаты предприятий производства стекла» подготовлена на высоком профессиональном уровне, отвечает требованиям образовательного стандарта, отражает современное состояние вопросов в области производства изделий из стекла и может быть рекомендована к утверждению.
химической технологии
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ
ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА
Учебная программа для специальности 1- 48 01 01 Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий Ответственный за выпуск Ю.Г. Павлюкевич Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная.«Белорусский государственный технологический университет».
Отпечатано в лаборатории полиграфии учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».
«