Где t­ и о - соответственно теплопроводность материала при

средней температуре и 0^оС, Вт/(м^оС);

 - коэффициент, принимаемый равным 0,0025.

Теплопроводность изоляции из совелита:

-при 50^оС ₅₀ =0,08(1+0,002550)=0,09 Вт/(м^оС);

-при 100^оС ₁₀₀ =0,08(1+0,0025100)=0,1 Вт/(м^оС).

Потери тепла за 1 ч через 1 м² трубопровода с теплоизоляцией из совелитовых скорлуп:

-при температуре теплоносителя 50^оС

Q₁= =113400 Дж/м²=113,4 кДж/м²;

-при температуре теплоизоляции 100^оС

Q₁= =306000 Дж/м²=306 кДж/м².

Перерасход условного топлива с 1 м² трубопровода в сутки

m=(306-113,4)/170024=2,71 кг.

Пример 43

Условие задачи: температура на стенках дымососа t = +175^оС, температура окружающего воздуха t= +25^оС. Теплоизоляционная конструкция выполняется из совелитовых плит марки 400 и асбестоцементной штукатурки (можно в расчетах пренебречь) . Определить толщину теплоизоляционного слоя. Дополнительные данные: теплопроводность совелита 0,078 Вт/(м^оС) при температуре 0^оС, температура на поверхности теплоизоляции t_k должна быть меньше 45^оС, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, _н =10,8 Вт/(кв. м^оС).

Решение:

Средняя температура слоя изоляции

t_ср=(175+45)/2=110^оС.

Теплопроводность слоя при средней температуре (при   0,0025)

₁₁₀=_о(1+t_ср) = 0,078(1+0,0025110)=0,09 Вт/(м^оС).

Термическое сопротивление слоя изоляции

R_o=/₁₁₀=(1/_н)[(t-t_k)/(t_k-t_н)].

Отсюда = (0,09/10,8)[(175-45)/(45-25)]=0,054 м.

Пример 44

Условие задачи: на изготовление 1 м³ фибролитовых плит израсходовано: цемента 180 кг, сухой древесной шерсти (стружки) 160 кг, хлористого кальция 8 кг. Влажность фибролита после затвердевания 18% от массы сухих веществ. Определить среднюю плотность фибролита и теплопроводность, если плиты из него толщиной 0,05 м использованы в ограждающей конструкции с требуемым термическим сопротивлением 0,71 м²^оС/Вт. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения 8,7 Вт/(м² ^оС ), наружной поверхности

23 Вт/(м²  ^оС).

Решение:

Масса сухих материалов в 1 куб. м фибролита

m=180+160+8=348 кг, т.е. _m^c =348 кг/м³.

Масса 1 м³ фибролита с влажностью 18%

_m^вл =3481,18=410 кг/м³.

Термическое сопротивление

R_o=1/_в+/+1/_н­.

Отсюда теплопроводность фибролитовых плит

=0,05/[0,70-(0,115+0,044)] =0,092 Вт/(м^оС).

Керамические и плавленые материалы.

Пример 45

Условие задачи: определить, какое количество глины (по массе и объему) необходимо для получения 10 000 шт. керамического полнотелого кирпича со средней плотностью 1800 кг/м³ и 1000 шт. пустотелых керамических камней со средней плотностью 1350 кг/м³. Кирпич и камни должны соответствовать требованиям ГОСТ 530-95. Средняя плотность глины 1700 кг/м³, ее влажность 15 %, а потери при прокаливании составляют 10 % от массы сухой глины. Во время изготовления, выгрузки и погрузки кирпича брак составляет 2 % от всей партии кирпича и камней.

Решение:

С учетом 2 % брака нужно изготовить: полнотелого кирпича 100001,02=10200 шт.; пустотелых камней 10001,02=1020 шт.

Объем полнотелого кирпича 102000,120,250,065=19,89 м³,

масса 19,891800=35802 кг.

Объем пустотелых керамических камней 10200,250,120,138= =4223 м³,

масса 42231350=5701 кг.

Общая масса кирпича и камней 35802+5701=41503 кг.

Масса требуемой глины 415031,151,10=53501 кг.

Объем глины 53501:1700=31,5 м³.

Пример 46

Условие задачи: какое количество полнотелого керамического кирпича (ГОСТ 530-95) со средней плотностью 1750 кг/м³ можно приготовить из 5 т глины с влажностью 10 % и потерями при прокаливании 8 % от массы сухой глины.

Решение:

Масса глины после обжига с учетом влажности и потерь при прокаливании 5000:1,1:1,08=4209 кг.

Объем одного кирпича 0,250,120,065=0,00195 м³.

Масса одного кирпича со средней плотностью 1750 кг/м³ 0,001951750=3,412 кг.

Количество получаемого кирпича 4209:3,412=1230 шт.

Пример 47

Условие задачи: необходимо получить 1000 шт. поризованного керамического кирпича со средней плотностью 1100 кг/м³. Средняя плотность обычного полнотелого кирпича из этой глины 1850 кг/м³. Рассчитать количество древесных опилок (по массе), необходимых для получения 1000 шт. поризованного кирпича, если средняя плотность опилок 300 кг/м³.

Решение:

Объем 1000 шт. кирпича 10000,250,120,065=1,95 м³,

масса 1,951850=3605 кг.

Масса поризованного кирпича 1,951100=2145 кг.

Уменьшение массы при поризации составляет 3605-2145=1460 кг.

Для уменьшения средней плотности кирпича необходимо создать дополнительную пористость

П_доп= (1850-1100)/1850 = 0,405.

Объем пор, образующихся при выгорании опилок, V_п=1,950,405=0,79 м³.

Количество опилок 0,79300=237 кг на 1000 шт. кирпича.

Пример 48

Условие задачи: определить воздушную, огневую и полную усадку глины, применяемой для производства стеновых керамических изделий, если на лабораторном образце-сырце специально нанесенная линия длиной 200 мм после сушки при температуре 150С стала длиной 185 мм, а после обжига 179 мм.

Решение:

Воздушная усадка (при сушке) (200-185)/200100 = 7,75 %.

Полная усадка (воздушная и огневая) (200-179)/200100=10,5 %.

Огневая усадка 10,5-7,75=2,75 %.

Пример 49

Условие задачи: определить предел прочности при изгибе полнотелого керамического кирпича, соответствующего требованиям ГОСТ 530-95. Отклонения кирпича от размеров составляют: по ширине +3 мм, по толщине +2 мм. Разрушающее усилие при испытании кирпича составило 5 кН. Расстояние между опорами при испытании кирпича 20 см

Решение:

Ширина кирпича 123 мм, толщина 67 мм.

Предел прочности при изгибе

=27,15 кгс/см² (2,715МПа).

Пример 50

Условие задачи: сколько глины требуется для изготовления 1000 шт. плиток для пола размером 15015013 мм ? Пористость плиток 4 %, истинная плотность 2,52 г/см³, потери при сушке и обжиге составляют 15 % от массы глины.

Решение:

Объем 1000 шт. плиток 10000,150,150,013=0,292 м³.

Объем пор 0,2920,04=0,012 м³.

Объем обожженной глины в абсолютно плотном состоянии

0,292-0,012=0,28 м³.

Масса плиток 0,282520=705,6 кг.

Масса глины 705,61,15=811 кг.

Пример 51

Условие задачи: дано стекло состава ( в вес. %): SiO₂ - 75,33; CaO - 11,72; Na₂O - 12,95. Необходимо выразить состав этого стекла в молярных процентах.

Решение:

Молекулярный вес оксидов следующий: SiO₂ - 60,09; CaO - 56,08; Na₂O - 61,98. Определим число молей «n» каждого компонента, вес. % на соответствующий молекулярный вес:

n _SiO2 = 75,33:60,09=1,2536;

n _CaO = 11,72:56,08=0,2089;

n _Na2O = 12,95:61,98=0,2089;

 n_i = 1,6714.

Содержание отдельных оксидов в стекле, %, определяют по формуле: N_i = n_i  100 / n_i,

где N_i - содержание i-го оксида в стекле, мол. %; n_i - число молей i-го компонента.

n _SiO2 = 1,2536100:1,6714=75,0;

n _CaO = 0,2089100:1,6714=12,5;

n _Na2O = 0,2089100:1,6714=12,5;

 n_i = 100.

Состав стекла также может быть записан в виде следующей молекулярной формулы (в соответствии с определенным выше числом молей каждого компонента): 0,209Na₂O0,209CaO1,254SiO₂.

Деля коэффициенты этой формулы на коэффициент при CaO, получим приведенную формулу: Na₂OCaO6SiO₂.

Пример 52

Условие задачи: требуется сварить стекло следующего состава, вес. %: SiO₂ - 75; CaO - 10; Na₂O - 15. Задан следующий состав применяемых сырьевых материалов, вес. %: песок SiO₂ - 100; гашеная известь Ca(OН)₂ - 100; сода Na₂СO₃ - 100.

Решение:

Расчет состава шихты на 100 вес. частей стекла: определяем количество песка. 100 вес. ч. песка вносят 100 вес. ч. SiO₂, а Х вес. ч. песка вносят 75 вес. ч. SiO₂  Х=10075/100=75 вес. ч.

Определяем количество гашеной извести.

Гашеная известь в процессе варки разлагается по уравнению

Ca(OН)₂ = CaO + Н₂О.

74,09 вес. ч. Ca(OН)₂ вносят 56,08 вес. ч. CaO, а Y вес. ч. Ca(OН)₂ вносят 10 вес. ч. CaO  Y = 74,0910/56,08=13,21 вес. ч., где 74,09 и 56,08 - соответственно молекулярные веса Ca(OН)₂ и CaO.

Определяем количество соды. Оксид натрия переходит в стекло по уравнению Na₂СO₃ = Na₂O + СO₂.

105,98 вес. ч. соды вносят 61,98 вес. ч. Na₂O, а Z вес. ч. соды вносят 15 вес. ч. CaO  Z = 105,9815/61,98=25,65 вес. ч.

Принимая потери при улетучивании Na₂O в процессе варки 5 %, необходимо взять соды 25,651,05=26,93 вес. ч.

Таким образом, для получения 100 вес. ч. стекла заданного состава необходимо взять шихту следующего состава, вес. ч.:

• песок 75, 00;

• гашеная известь 13,21;

• сода 26,93;

Всего: 115,14.

Пример 53

Дан состав шихты, вес. ч. : песок 1000, мел 400, сульфат натрия 400, уголь 25. _р=1825. Требуется определить теоретический состав стекла.

Решение:

1000 вес. ч. песка переходят в состав стекла полностью, поскольку песок содержит 100 % SiO₂.

Определяем количество песка.

Мел в процессе варки стекла разлагается по уравнению

CaСO₃ = CaO + СО₂.

Следовательно: 100,07 вес. ч. CaСO₃ - 56,08 вес. ч. CaO, а 400 вес. ч. CaСO₃ - Х вес. ч. CaO  Х = 400  56,08 / 100,07 = 224 вес. ч. CaO.

Определяем количество сульфата натрия.

Сульфат натрия в процессе варки стекла разлагается по уравнению

Na₂SO₃ = Na₂O + SO₃.

Следовательно : 142,07 вес. ч. Na₂SO₃ - 61,98 вес. ч. Na₂O, а 400 вес. ч. Na₂SO₃ - Х вес. ч. Na₂O  Х = 400  61,98 / 142,07 = 175 вес. ч. Na₂O.

Если принять потери на улетучивание Na₂O равными 5 %, то ее количество будет составлять: 1750,95=166 вес. ч. Na₂O.

Уголь выгорает в процессе варки стекла полностью по реакции

С + О₂ = СО_2.

Таким образом, из данной шихты в состав стекла перейдет, вес. ч. :

SiO₂ 1000; CaO 224; Na₂O 166; _р = 1390. Пересчитав состав на 100 вес. ч., получим теоретический состав стекла, вес. %:

Р _SiO2 = 1000100:1390=71,94;

Р _CaO = 224100:1390=16,12;

Р _Na2O = 166100:1390=11,94;

 Р_i = 100.

Пример 54

Условие задачи: дан состав шихты, кг: песок 1000, сода 350, известняк 200,  = 1550 кг. Рассчитать состав стекла, %, примесями в сырье пренебречь.

Решение:

Так как мы пренебрегаем примесями, в песке 1 вес. ч. песка даст 1 вес. ч. SiO₂; 1 вес. ч. соды Na₂СO₃ даст 0,58 вес. ч. Na₂O; 1 вес. ч. Известняка СaСO₃ даст 0,56 вес. ч. СaO (по реакциям разложения). Тогда расчет состава стекла можно представить в виде таблицы.

Расчет состава стекла при коэффициентов перехода

Материал	Содержание в шихте, кг	Коэффициент перехода оксидов в стекло	Содержание оксида в стекле, кг
Песок	1000	1,0	1000
Сода	350	0,58	203
Известняк	200	0,56	112

 = 1315

Таким образом, 1550 кг шихты дадут 1315 кг стекла. Состав стекла выразится следующим образом, вес. %:

Р _SiO2 = 1000100:1315=76,905;

Р _CaO = 203100:1390=15,12;

Р _Na2O = 112100:1390=8,5;

 Р_i = 100.

26