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硼硅酸盐玻璃全电熔窑熔制过程的工程仿真

李海龙  
【摘要】:硼硅酸盐玻璃具有非常优异的性能,如良好的热稳定性、化学稳定性、机械性能、可加工性能和光学性能等。与传统钠钙硅浮法玻璃相比,硼硅酸盐平板玻璃会在一些新的领域得到应用并且具有高附加值和广阔的市场空间。目前各种熔制工艺中,全电熔窑更易于解决硼硅酸盐玻璃具有粘度大、熔制温度高、硼易挥发及硼硅分相等技术难点。因此研究硼硅酸盐玻璃全电熔窑电加热规律、玻璃液熔制机理及流动规律,对指导全电熔窑生产,提高玻璃熔化效率和质量,发展硼硅酸盐平板玻璃电熔微浮法制备技术具有重大意义。 本文采用ANSYS-Fluent软件,加入MHD模型,以15t/d及36t/d两种硼硅酸盐玻璃全电熔窑中玻璃液为研究对象进行了工程仿真研究,分析了两模型玻璃液电功率场、温度场分布特征及流动规律。 结果表明,两种模型所反映的电功率场及温度场分布特点均为水平方向上从窑炉池壁到窑炉中心先增大后减少,垂直方向上从窑顶到窑底先增大后减少;全电熔窑熔化部存在内外两个环流,内环流为玻璃液主流,15t/d熔窑的外环流与流液洞之间有不稳定的连通关系,并用采集到的条纹图像进行了验证。分析了两种全电熔窑在当前工况条件下可能存在的设计缺陷和带来的成品质量问题,计算了玻璃液中能够排出气泡的最小半径的理论值和实际值,并且根据两模型仿真结果对比分析,给出了相应的优化方案。


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