Radiative heat transfer in glass manufacture : One- and two-dimensional problems

Abstract

The one-dimensional radiation-conduction model, originally developed by Gardon, has been used to calculate: firstly, the rate of reheat of glass surfaces after forming in metal moulds, and secondly, the rate of temperature changes in glass in a forehearth following a step change in roof temperature. The extent of reheat at short times ( < 2 s) is not greatly dependent on the absorption properties of the glass but is much more so when the reheat time is long e.g. in hand working and in forming large articles. The forehearth temperature changes calculated by the "correct" radiation-conduction method are more rapid than those calculated by the "effective conductivity" method. A two-dimensional radiation-conduction model has been developed and used to calculate the rates of temperature change in glass in a forehearth. These calculations also show that the "effective conductivity" method is inadequate, especially when applied to time-dependent problems. Mit dem eindimensionalen, ursprünglich von Gardon entwickelten Modell zur Beschreibung der Wärmestrahlung und -leitung werden zwei Fälle berechnet: erstens die Geschwindigkeit der Wiedererwärmung von Glasoberflächen nach der Formgebung in Metallformen und zweitens die Geschwindigkeit von Temperaturänderungen in Glas in einem Speiserkanal nach einer sprunghaften Änderung der Deckentemperatur. Der Grad der Wiedererwärmung nach kurzen Zeiten ( < 2 s) ist nur wenig von den Absorptionseigenschaften des Glases abhängig. Bei längeren Wiedererwärmungszeiten, z. B. bei handgearbeiteten oder großen Formstücken, besteht eine erheblich größere Abhängigkeit. Die nach der „korrekten" Wärmestrahlungs- und -leitungsmethode berechneten Temperaturänderungsgeschwindigkeiten sind größer als jene, die nach dem „effektiven Wärmeleitungsmodell" berechnet wurden. Ein zweidimensionales Wärmestrahlungs- und -leitungsmodell wurde entwickelt und zur Berechnung der Temperaturänderungsgeschwindigkeit in Glas in einem Speiserkanal verwendet. Diese Berechnungen zeigen auch, daß das „effektive Wärmeleitungsmodell" ungeeignet ist, insbesondere, wenn es für zeitabhängige Vorgänge angewendet wird.