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《卡脖开度变化对玻璃池窑液流温度场和速度场的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、卡脖开度变化对玻璃池窑液流温度场和速度场的影响沈锦林颜晖吴勇朱建飞(浙江大学材料系310027，浙江大学CAD&CG国家重点实验室)摘共建立具有实用意义的浮法玻璃熔窑内物料运动和传热过程的三维数学模型，并实例计算，研究卡脖开度变化对玻璃液流温度场和速度场的影响.关盆词玻璃熔窑，卡脖，流场和温度场1、引言浮法玻璃生产工艺是目前平板玻璃生产中最先进的生产卜艺。熔窑则是浮法生产工艺中最重要的热工设各之一。因此，加强对玻璃熔窑的科学研究，深入了解掌握窑内液流的温度场、速度场分布，提高玻璃熔窑设计水平，改进熔窑结构和作业条件，对降低玻璃生产成本，
2、提高玻璃质量，;i.约能源都具有里要意义。本文运用SIMPLEC算法，采用二维数学模型计算了卡脖开度变化时的玻璃液温度场和速度场，并对其产生的影响作了分析和研究。2、三维数学模型本文旨在建立一个能模拟浮法熔窑内的主要物理输运过程，反映玻璃生产中的一些主要影响因素的三维数学模型，该模型主要由配合料熔化模型、与上部火焰空间祸合的,{.经验模型和玻璃液运动模型组成，从而为工程界理解和优化玻璃生产1几艺提供一个指导._具，为将来可以发展成为玻璃熔制过程综合模型奠定基础。2.1玻璃液流模型的简化假设在玻璃液流运动模型中，作如一F假设:(1)作为一
3、个稳定运行的窑炉，其平均运动状态是相对稳定的，处于稳态;(2)熔融玻璃液充满整个熔化池，配合料的作用只表现在液面温度分布中;(3)熔融玻璃液是均质的牛顿粘性流体:(4)熔融玻璃液处于姗动状态，可以忽略摩擦升温:(5)忽略气泡和化学反应对流动和渴度分布的影响;(6)玻璃液定压比热Cp和膨胀系数0不随温度变化;(7)玻瑞液密度、粘度、导热系数均为温度T的A数。一89一2.2通用方程组作了上述简化之后，玻璃液在窑池内状态可用卜列偏微分方程组来描述。它由流体连续性方程(质里守恒)。运动方程(Navier-Stokes)方程，动址守恒方积及能斌守
4、恒方程组成:通过对这儿个方程联立求解即可获得熔窑中玻璃液流的速度场和Yin度场。这些方程可用卜列通用方程来表示:a、，.，几.、，.，，_，，、。-二一(0)+atv(vo)=atv(1graa}p)+,3(1)超方上列通用微分方程中的四项依次分别是不稳态项(由于假设玻璃液是稳态流动，故略去此项).对流项、扩散项以及源项·其中P表示密度，T表示时间，几表示扩散系数，凡表示ifs项，必表示因变量·对于特定意义的of具有特定的r,v.和Sl-式中各符号含义见表to写成这种通用方程的目的是便于编制通用计算机程序，有时也可根据方程的具体特点另行
5、处理。表!通用方程中各符号的含义方程0'or，SOlPo连续性方程UPP印0T一款d,命,a，a,a，AV,X一动量方程二一十二~戈产气了)十-k户十饮万气尸下一)LX衣6r叼户6DCPs万丝刀Y一动最方程vpp，a，a,a，a,一房切毋一十气丁LV二丁)里oc即十万‘产百，+沙AaYV)Z一动觉方程N'p11房a.a.a,a.一魔护+二二t尸气了J+二尸l"-二)+鲁一”(T一“，亡友‘岔Toz能量方程Tpk'2.3边界条件2.3.1热边界条件1.熔化部配合料表面与玻璃液面在玻璃熔窑表面配合料单位面积内得到的净热童可由卜式表示:I(T
6、,)0(二、‘飞二Ch=CJ.认loo{一lIOUJ」+ah，一‘。，‘·，2.卡脖、冷却部的玻璃液面在卡脖和冷却部，玻璃液的热量主要是通过窑墙、大破和脚墙内壁，传至外壁.再通过自然对流和辐射散热散到大气环境中去，其热流方程由下式表示:门日Q二E.-C.，((T8)‘一(n,丫曰JF二K.-(T.一To=,凡Id妙100}气l100J(re=a.(T1一T,.).凡=a一T.)-F(3)一90一‘夔1若o=(4)生十五{生一。)‘,气l'1少3.池底和池壁池底和池壁热流强度可表述为:Qw=K.,-(T.一T-,)IS二a-(T=,一T=
7、)=a'-(T=,一T,.)(5)23.2速度边界条件1.配合料与玻璃液界面在升温段:U=UO,V二o,W二。(6)其中UO为配合料前进速度;在熔化段:u一[uo,V二o,w一Wbij(7)Wbij为第i,j单元熔化的配合料进入玻璃液速度2.玻璃液自由表面-=0.-二。，W一。(8)魔昆出料口U=U(9)U。一出料口平均速度，其大小随出料量变化4.池壁界面u=0.V=0.W二0(10)3结果与分析针对杭州新型建筑材料设计研究院设计的日产400吨平板浮法玻璃窑炉进行模拟，窑炉的尺寸及温度制度如图I所示。履峥问目目一-_______侧司一冲
8、知一___‘240031000innn13500一91一t，501声501，3501250图1浮法玻璃窑炉尺寸及温度制度用s1MPLE法进行实际计算时，为便于网格划分和对卡脖开度变化的研究，适当地改变了熔窑
