玻璃电熔窑热过程数值模拟

发布时间：2021-03-02 12:06

　　玻璃电熔技术的开发与应用是玻璃熔制行业的一次重大技术革命。随着社会不断发展进步,为进一步提高玻璃电熔窑的生产效率以及更好地实现玻璃熔制的澄清与均化,需要对玻璃的熔制过程做更深入的探究。作为玻璃熔制过程中的核心装备,玻璃电熔窑的性能必定要足够高才能熔制出更优质的玻璃。只有更加全面掌握玻璃电熔熔制过程,才能为进行更高效、更优质的玻璃生产工作打下理论的基础。目前,玻璃电熔技术尚存在较多的问题,如不同电极布置情况下熔窑内的电场分布,如何调整熔窑结构与能量供给达到最优化生产,电熔窑内电能与热量以及熔体流动之间相互影响和制约的关系是怎样的等等。具体掌握了这些问题的答案,设计者才能设计出更符合不同玻璃特性的、性能更完美的电熔窑炉。本文基于数值模拟方法,借助前人所设计的1m×1m×1m立方体熔窑结构,以一对棒状电极在窑炉内分别进行底插、侧插、顶插布置,探究了在不同电极布置形式下熔窑内玻璃熔体的电流密度,功率密度,温度场及流场随加热时间的变化,同时还探究了底插电熔窑内上述物理场随保温时间的变化。利用Fluent商业软件进行计算,通过加载UDF文件,控制电极向熔窑内间歇供电以实现电熔窑的保温过程。计算方法... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

玻璃电阻率-温度曲线

玻璃电熔窑热过程数值模拟-3-的不同斜率变化。1.1.2玻璃的粘性对玻璃生产过程有重要影响的另一个玻璃的性质是玻璃的粘性。它贯穿着整个生产流程，包括玻璃的熔制、澄清、成形及退火。实际生产中，通常需要维持熔体的粘性在103-106.6Pa·s之间。除此之外，粘性对玻璃的导电性也有着直接影响。由于流经玻璃熔体的电流主要通过碱金属离子运载，因此这些碱金属离子的运动能力对玻璃的导电性起到了至关重要的作用，而决定这些荷电体运动速度的因素就是玻璃熔体的粘性。当温度升高时，玻璃熔体的粘性不断降低，导电能力不断增强。而在同一温度条件下，粘性大的玻璃熔体的电导率往往小于粘性小的玻璃熔体的电导率[10]。图1.2为不同类型玻璃粘度随温度的变化关系：图1.2玻璃的粘度-温度曲线[11]（1）8870（2）0080（3）Pyrex7740（4）Vycor7900（5）F.Q粘性是液体内分子内摩擦的表现，不同物质的粘性往往都取决于组成它的化学成分。对于玻璃熔体而言，它的粘性也取决于温度范围与组成它的成分。温度对于玻璃粘性的影响可通过图1.2看出：温度升高，玻璃的粘度下降。而一些关于玻璃粘度的其他实验也说明，玻璃的粘度随温度的变化是连续的，并不随相变而发生突变。关于玻璃的组成成分，通常主要含有的是一些氧化物，如氧化硅，氧化铝，氧化镁及一些碱金属氧化物，称之为氧化物玻璃。也有一些特殊玻璃其内并不含有氧化物成分，如

玻璃电熔窑热过程数值模拟-7-置，许多研究人员都通过实测、模拟等方式对问题进行了深入的研究。由于运行过程中电熔窑内的玻璃液是运动的，这对研究分析造成了不小的困难。因此研究者往往借助于相似理论，根据静电场与电流场的相似性，建立数学模型，找出两者间对应关系，然后给出相应的结论。表1.1电流场和静电场之间的相似关系电流场静电场场强E场强E电流密度j电感应量D电导率σ介电常数ε线电流密度τ线电荷密度τ能量密度W位能W电势φ电势φ电流I电流I电阻R电容C假设现有两根棒状电极，且分别为一直流电源的正极和负极，由电学知识可绘制出两电极之间的等势线与电场线分布如下：图1.4电场线与等势线分布图a.在理想熔池内b.板状电极很小的情况c.棒状电极垂直布置的情况d.棒状电极与池壁垂直布置的情况

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]熔盐导热系数的研究与测定[D]. 蒋茂明.东北大学 2013
[2]玻璃电熔窑内电场分布对温度场与流体场的关系的研究[D]. 蒋睿.东华大学 2006



本文编号：3059231