【正文】 熔制過程中，石英顆粒的溶解、氣泡的排除和各組分的擴散都與粘度有關(guān)。溫度與粘度關(guān)系公式[2] T=T0+Blog10η+A （11）使用富爾切爾法計算玻璃粘度，此法適用于實用工業(yè)玻璃。，即以氧化物的物質(zhì)的量/SiO2的物質(zhì)的量表示。計算系統(tǒng)使用玻璃成分范圍為：SiO2 ，Na2O ~, CaO ~, MgO ~, Al2O3 ~,且滿足公式 11 在公式11中，A，B和T0可由下式求出A=++++B=+++T=+++[注意：η的單位為P（1P=101Pa?s），該體系適用的粘度范圍為10~1012Pa?s ,一般實驗與計算的結(jié)果一般偏差為3℃。］設(shè)以100g 原料為基準(zhǔn)，根據(jù)原料成分表12得各氧化物折合系數(shù)見表13：表13 各氧化物的折合系數(shù)組分SiO2CaOMgOAl2O3Na2O質(zhì)量(g)物質(zhì)的量(mol)折合物質(zhì)的量(mol)根據(jù)表13可求出：A=－+++=B=－+++=T0=－0..1843+－++=有A, B和T0的值，根據(jù)公式11求得見表14： 表14 各溫度所對應(yīng)的粘度 單位：Pa?s 應(yīng)變點轉(zhuǎn)變點退火點變形點軟化點操作點熔化點粘度η101210710310 lgη12731溫度T(℃) （2）玻璃表面張力σ 熔融玻璃的表面張力在玻璃制品的生產(chǎn)中有著重要的意義，特別是在玻璃的澄清、均化、成形、玻璃液與耐火材料相互作用等過程中起著重大的作用。硅酸鹽玻璃的表面張力一般為（220~380）103N/m，較水的表面張力大3~4倍，也比熔融的鹽類大，而與熔融的金屬的數(shù)值相近。 計算公式：σ=σｉ?ωｉωｉ （12）式中 σ — 玻璃的表面張力； σｉ— 各種氧化物的平均表面張力因數(shù)；ωｉ—每種氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)。在溫度1400℃下各氧化物表面張力因數(shù)[2]見表15：表15 各氧化物的表面張力因數(shù)組分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2Oσｉ324585440492549122根據(jù)表11玻璃成分可以求得： σ=324%+585%+440%+492%+549%+122%%+%+%+%+%+%=103=10－3N/m符合硅酸鹽玻璃表面張力的一般值。（3）玻璃密度ρ玻璃的密度表示玻璃單位體積的質(zhì)量。它主要取決于構(gòu)成玻璃原子的質(zhì)量，也與原子的堆積緊密程度以及配位數(shù)有關(guān)，是表征玻璃結(jié)構(gòu)的一個標(biāo)志。在實際生產(chǎn)中，通過測定玻璃的密度來控制工藝過程，借以控制玻璃成分。 g/cm3左右。采用Knapp系數(shù)可以直接用加和性公式計算出密度，此種方法計算簡便，即將玻璃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）乘以加和系數(shù)[2]。表16 各氧化物的Knapp加和系數(shù)組分SiO2Al2O3CaOMgONa2OKnapp系數(shù)根據(jù)表12玻璃的成分求得： SiO2: = Al2O3 ： = CaO: = MgO : = Na2O: = 總和=㎝3, 符合一般鈉鈣硅玻璃的密度。（4）熱膨脹系數(shù)玻璃的熱膨脹系數(shù)對玻璃的成形、退火、鋼化、封接以及玻璃的熱穩(wěn)定性等性質(zhì)都有著重要的意義。 玻璃受熱后都要膨脹，膨脹多少是由它們的線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)來表示。β=3α+3α2+α3式中： β—體膨脹系數(shù) α—線膨脹系數(shù)由于玻璃的線膨脹系數(shù)α為107℃1數(shù)量級，α2 和α3數(shù)值都很小，可以忽略不計，近似取 β=3α。采用體積膨脹系數(shù)的場合比較少，因此玻璃熱膨脹系數(shù)一般指線膨脹系數(shù)。采用高橋健太郎法求玻璃的線膨脹系數(shù)[3]，根據(jù)玻璃的成分表12，y氧化物=P氧化物M氧化物 （13）Y氧化物=y氧化物y氧化物 （14）表17 各組分對應(yīng)的y和Y組分SiO2CaOMgO總和y氧化物Y氧化物（%） 在0~400℃溫度范圍內(nèi)高橋的加和性計算系數(shù)[3]如下表：表18 各組分氧化物的高橋加和性系數(shù)組分SiO2CaOMgO加和性系數(shù)αn/108℃1根據(jù)以上兩表表17和表18，得玻璃在0~400℃溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)α為 α=+++++ =107℃1（5）玻璃比熱玻璃的比熱容常用語熔爐熱工中計算燃料消耗量、熱利用率等。各種玻璃的比熱容一般介于335~1047J/(kg?K)。比熱計算公式如下： c=Pｉ?cｉ [2] （15）式中 Pｉ—玻璃中某氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； cｉ—玻璃中各種氧化物的比熱容系數(shù)。表19 各種氧化物的比熱容計算系數(shù)組分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O溫克爾曼系數(shù)注：此表計算的比熱容的單位為cal/(g?K)根據(jù)公式14和表18可知玻璃在15~100℃范圍內(nèi)的比熱容c為：c=+++ ++ =(kg?K) =(kg?K)介于335~1047J/(kg?K)之間，合理。（6）玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)λ玻璃的導(dǎo)熱性以熱導(dǎo)率來表示，熱導(dǎo)率來表征玻璃傳遞熱量的難易。玻璃是一種熱的不良導(dǎo)體，其熱導(dǎo)率較低，~（m?K）之間。其熱導(dǎo)率主要取決于玻璃的化學(xué)組成、溫度及其顏色等。熱導(dǎo)率十分重要，在設(shè)計熔爐、設(shè)計玻璃成形壓膜以及計算玻璃生產(chǎn)工藝熱平衡時，都要先知道材料的熱導(dǎo)率。根據(jù)Ratcliffe得出100℃下按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算熱導(dǎo)率的加和性系數(shù)[2]如下表110：表110 各組分熱導(dǎo)率加和系數(shù).組分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O熱導(dǎo)率加和系數(shù)－求得玻璃的熱導(dǎo)率λ為：λ=Wｉ?λｉ=[%+%+%+% +%+%()]105 =105cal?cm1?s1?℃1 =?m1?K1 ~（m?K）之間，合理。綜合以上，根據(jù)設(shè)計玻璃的性能要求，參考現(xiàn)有實際生產(chǎn)廠家的玻璃組成成分，結(jié)合給定的生產(chǎn)工藝條件，擬定出設(shè)計玻璃的最初組成。利用有關(guān)玻璃性質(zhì)的計算公式，對所設(shè)計的玻璃的主要性質(zhì)進(jìn)行了預(yù)算，所設(shè)計玻璃的應(yīng)變點、退火點、變形點、軟化溫度、操作點等均滿足玻璃形成的工藝要求；玻璃的各種主要性質(zhì)符合鈉鈣硅浮法玻璃的一般性質(zhì)要求；所以，上述所設(shè)計的玻璃成分合理。第2章 玻璃配合料的計算 配合料計算條件及步驟 根據(jù)玻璃成分和所用原料的化學(xué)成分可以進(jìn)行配合料的計算。在進(jìn)行配合料的計算時，應(yīng)假設(shè)原料中的氣體物質(zhì)在加熱過程中全部分解逸出，而其分解后的氧化物全部轉(zhuǎn)入玻璃成分當(dāng)中。也要考慮各種因素對玻璃成分的影響，例如氧化物的揮發(fā)、耐火材料的溶解、原料的飛散、碎玻璃的成分等，從而在計算時對某些組分做適當(dāng)?shù)脑鰷p，以保證設(shè)計成分。 計算步驟配料計算步驟如下：第一步先進(jìn)行粗算。即假定玻璃中全部的SiO2和Al2O3均有砂巖和鉭鈮石引入CaO和MgO覺有白云石和石灰石引入；Na2O有純堿和芒硝引入。在進(jìn)行粗算時，可以選擇含氧化物種類最少或用量最多的原諒開始計算。第二步進(jìn)行校正。例如在進(jìn)行粗算時，在砂巖和鉭鈮石用量中沒有考慮其原料所引入的SiO2和Al2O3,所以應(yīng)進(jìn)行校正。第三步把計算結(jié)果換算成實際配料單。 玻璃成分及相關(guān)參數(shù)（1）玻璃的設(shè)計成分 見表12（2）各種原料的化學(xué)組成 見下表21 表21 玻璃原料成分 單位：% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）LSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2ONa2CO3Na2SO4C砂巖鉭鈮石石灰石白云石純堿芒硝煤粉（3）配料工藝參數(shù)與所設(shè)數(shù)據(jù)①純堿飛散率純堿飛散率純堿飛散率于純堿的物理性質(zhì)（容重、顆粒組成等）、配合料水分、加料方式等因素有關(guān)。浮法玻璃配合料使用重質(zhì)堿時的飛散率小于使用輕質(zhì)堿的飛散率，%～%之間。②芒硝含率芒硝含率 芒硝含率隨熔化溫度、火焰氣氛及玻璃液澄清質(zhì)量而定，同時也與重油中硫分含量有關(guān)。③炭粉含率 炭粉含率，當(dāng)芒硝用量確定后，炭粉的實際用量與本身的顆粒組成、易燃性、組成配合料的各種原料的COD值、熔窯1~2小爐溫度及火焰的性質(zhì)有關(guān)系，也與重油的含硫量有關(guān)，浮法玻璃的生產(chǎn)炭粉含率一般控制在。④玻璃獲得率 玻璃獲得率⑤碎玻璃引入率在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)總有一定量的碎玻璃，如生產(chǎn)中不合格產(chǎn)品及切裁下來的邊子等。加入碎玻璃經(jīng)濟(jì)上節(jié)約能源。工藝上有利于配合料的熔化、澄清、節(jié)能降耗、降低成本等，符合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。碎玻璃的用量一般以配合料的15而且要求塊度要均勻，不宜過大或過小。由以上參考，所取參數(shù)如下：純堿揮散率： 芒硝含率：3 炭粉含率：4 碎玻璃摻入率：20 玻璃獲得率： 計算基礎(chǔ)：100㎏玻璃液 計算精度： 配合料的具體的算法 (1)純堿和芒硝用量的計算 設(shè)芒硝引入量為x kg，根據(jù)芒硝含率得下式 kgx950.0=則有芒硝引入RO的量為: 純堿用量==(2)炭粉用量 設(shè)炭粉用量x kg，則 =4% x=(3)砂巖和長石用量的計算 設(shè)砂巖x kg，長石ｙkg += +=解得 x= y=由砂巖和長石引入的各氧化物的量見表22 表22 由砂巖和鉭鈮石引入的各氧化物的量 單位：kg原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O砂巖鉭鈮石(4)白云石和石灰石用量計算 設(shè)白云石x kg，石灰石ｙkg += += 解得 x= y= 由白云石和石灰石引入的各氧化物的量見表23 表23 有白云石和石灰石引入的各氧化物的量 單位：kg原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO白云石石灰石(5)校正砂巖和鉭鈮石用量 設(shè)砂巖x kg，長石ｙkg += +=,004解得 x= y=(6)校正純堿用量和揮散量 設(shè)純堿用量x kg，揮散量ｙkg = x= y/y+22= y=(7)把上述計算結(jié)果匯總成原料用料表 見表25 表25原料用量單 質(zhì)量份原料用量占混合料質(zhì)量分?jǐn)?shù)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O L干基濕基砂巖鉭鈮石石灰石白云石純堿飛散率芒硝煤粉合計1600(8)玻璃獲得率 玻璃獲得率=100%=%(9)換料單計算［12］已知 ：碎玻璃的摻入率為20%；各種原料含水率見表25；