Current density and temperature distribution along a horizontal electrode in an all-electric glass melting furnace

Abstract

Temperature in the immediate vicinity of the heating electrode has been measured in a real all-electric glass furnace, equipped with horizontal electrodes and melting lead crystal glass, as well as in its low-temperature physical model. It has been found by direct measurement in the real furnace that the maximum temperature difference between the electrode body and the molten glass in horizontal distance of 20 cm away from the electrode was only 9 K. In contrast to the actual current density, which reaches the highest values at the very tip and then decreases rapidly, the temperature maximum was not found at the tip of the electrode, but occurred approximately at two thirds of its length. The increase in the temperature of the melt in the vicinity of the electrode compared with the temperature at the electrode surface has been tried to measure in the low-temperature physical model. This temperature increase has been found immeasurably low and within a very small distance from the electrode, but its existence has clearly been demonstrated in a model experiment at about 4.5 times higher current loading of the electrode than in the basic adjustment of the model parameters. The actual current density at the electrode tip was about twice higher than the mean current density at the electrode both in the real furnace and in the model. Die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung der Heizelektrode wurde in einem Elektroofen mit horizontal angeordneten Elektroden zum Schmelzen von Bleikristallglas sowie in einem entsprechenden physikalischen Niedrigtemperaturmodeh gemessen. Die direkte Messung im realen Ofen ergab einen maximalen Temperaturunterschied von nur 9 Κ zwischen dem Elektrodenkörper und der Glasschmelze, gemessen in der Horizontalen 20 cm von der Elektrode entfernt. Im Gegensatz zur tatsächlichen Stromdichte, die ihre höchsten Werte an der Elektrodenspitze erreicht und dann rasch abnimmt, wurde das Temperaturmaximum nicht an der Spitze der Elektrode, sondern bei etwa 2/3 ihrer Länge gefunden. Es wurde versucht, den Temperaturanstieg der Schmelze in Elektrodennähe im Vergleich zur Temperatur an der Elektrodenoberfläche mit Hilfe des physikalischen Niedrigtemperaturmodells zu messen. Dieser Temperaturanstieg erwies sich als nicht meßbar und trat in nur geringer Entfernung von der Elektrode auf, seine Existenz wurde jedoch deutlich in einem Modellversuch bei einer etwa 4,5mal höheren Strombelastung der Elektrode als bei der ursprünglichen Einstellung der Modellparameter. Die tatsächliche Stromdichte an der Elektrodenspitze lag sowohl im realen Ofen als auch im Modell etwa doppelt so hoch wie die mittlere Stromdichte an der Elektrode.