Three-dimensional numerical modeling of circulation and heat transfer in a glass melting tank Part 1. Mathematical formulation

Abstract

This paper presents numerical methodology to simulate the transport processes in a glass melting tank. The model also considers the most widely used glass circulation enhancement schemes such as air bubblers and electric boosting. Refining process is simulated by predicting the size distribution and number density of gas bubbles within the glass melt. The gas bubbles are allowed to grow and dissolve within the melt. The diffusion of gas is restricted to a single component, and bubble rupture and collision are neglected. Contribution of gas bubbles to the buoyancy force is also accounted for. The numerical method of solution employed is summarized. Dieser Beitrag stellt numerische Verfahren zur Simulation der Transportvorgänge in einer Glasschmelzwanne vor. Das Modell berücksichtigt die zur Verbesserung der Glasströmung am häufigsten eingesetzten Verfahren, und zwar das Lufteinblasen und die elektrische Zusatzheizung. Der Läuterprozeß ist durch die Voraussage der Größenverteilung und die zahlenmäßige Dichte der Gasblasen in der Glasschmelze dargestellt. Berücksichtigt ist ferner, daß sich Gasblasen in der Schmelze vergrößern oder auflösen. Die Gasdiffusion wird auf eine einzige Komponente beschränkt, das Platzen und Zusammenstoßen von Gasblasen dagegen vernachlässigt. Das Modell erfaßt schließlich auch den Anteil, den der Auftrieb der Gasblasen bei den Transportvorgängen in der Glasschmelze liefert. Das zur Lösung angewandte numerische Verfahren ist dargestellt.