玻璃熔窯窯外分解仿真的數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、目前，在玻璃生產(chǎn)過程中，配合料的加熱、熔融和硅酸鹽的分解以及玻璃液的澄清都是在熔窯內(nèi)進(jìn)行的，這種生產(chǎn)工藝已成為制約玻璃工業(yè)生產(chǎn)的瓶頸，具體表現(xiàn)在兩個方面：一方面生產(chǎn)規(guī)模受限，窯爐結(jié)構(gòu)使單生產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)模接近極限；另一方面玻璃生產(chǎn)過程中的能源利用率低。
　　 基于此，本文提出了一個新的生產(chǎn)工藝改進(jìn)方案，將玻璃生產(chǎn)過程中硅酸鹽的分解過程放在熔窯外進(jìn)行，這樣不僅提高了物料進(jìn)入熔窯的初始溫度，而且能有效縮短物料在窯內(nèi)的停留時間。采用這種

2、改進(jìn)工藝進(jìn)行玻璃生產(chǎn)，熔窯本身的結(jié)構(gòu)要作一定的調(diào)整。本文對基于窯外分解的玻璃熔窯各子模塊進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對熔窯結(jié)構(gòu)調(diào)整過程與效果的可視化進(jìn)行研究。
　　 本文將基于窯外分解的玻璃熔窯數(shù)學(xué)模型分為預(yù)分解模型、玻璃液傳熱與流動模型和玻璃液的澄清均化模型。其中，預(yù)分解模型是建立在輥道窯為窯外分解設(shè)備基礎(chǔ)上的，而是輥道窯的滾輪運(yùn)輸速度與空間溫度成為影響配合料預(yù)分解效果的主要因素；玻璃液的傳熱與流動模型則是基

3、于玻璃液的流場與溫度場建立的，主要考慮玻璃液的熱量與動量平衡條件；澄清均化模型主要描述玻璃液中的氣泡狀態(tài)，在此模型中，主要的影響因素是玻璃液表面的張力對氣泡氣體的分壓。在各子模塊中，根據(jù)質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律和能量守恒定律和相應(yīng)的邊界條件建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并利用數(shù)值模擬的方法對微分方程組求取近似解?？紤]到仿真模型的復(fù)雜性與模擬過程中人機(jī)交互的實(shí)際困難，本文利用建立的數(shù)學(xué)模型，采用物理建模工具Gambit構(gòu)造出熔窯的物理結(jié)構(gòu)，設(shè)定邊