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熔窑内玻璃液流动与传热的数值模拟及模型实验

赵国昌  
【摘要】:本文以改善彩色显像管玻璃熔制质量为目的,运用数值模拟和模型实验,对熔窑内玻璃液的流动和传热过程进行了系统的研究。 文中提出了评价玻璃熔化过程和澄清过程的定量指标——熔化指数和澄清指数。这两个指数建立了玻璃熔制质量与玻璃液速度场和温度场的定量关系。通过数值模拟,借助澄清指数确定了熔窑结构参数和操作参数对玻璃质量的影响。生产厂家以此为指导改进工艺参数后,成品率提高20%,当年增加经济效益673万元。 本文还以指导熔窑模型实验为目的对混合对流的流动与传热特性进行了研究。发现描述混合对流流动与传热特性的特征参数,在惯性力忽略时是Gr/Re和Pe,粘性力忽略时是Gr/Re2和Pe。本文指出玻璃液在熔窑内的流动属于惯性力可以忽略的混合对流,因此,只要模型与原型的Gr/Re和Pe相等就可实现相似,而不必按几十年来沿用的只保证Gr和Re相等而忽略Pr的近似模拟方法。文中验证了新方法的正确性,并计算了传统方法忽略Pr带来的误差。 论文介绍了作者建立的彩色显像管玻璃熔窑模型实验装置。该装置按新确定的相似准则Gr/Re和Pe工作,以甘油和糖浆混合物作模拟液,使用“粒子成像测速”(PIV)技术进行流场显示和测量,使用计算机进行温度控制和测量。 论文还提出了一种能克服传统池窑缺点的新型池窑结构。


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