Überlegungen zur Haltbarkeit von Durchlaßdecksteinen bei verschiedenen Kühlverfahren

Abstract

Through a systematic investigation of the various known methods of cooling glass tanks, such as water boxes, cooling coils, direct water or air cooling, or combinations of these, the methods of achieving optimum cooling have been found. This was done using thermocouples fitted into blocks at several depths and the different types of cooling were investigated over long periods of time. Direct water cooling gave the best results followed by forced air cooling; water boxes were least efficient. As a result both direct methods of cooling were investigated further. To obtain reliable ideas of the efficiency and establish design criteria the heat transfer numbers were calculated for a flat zac slab with varying cooling air velocities. The inner surface temperature of a 250 mm thick slab was also calculated for constant temperature of the internal medium but varying thermal properties to see whether cooling is effective through such a block thickness. Similar calculations were made for water cooling. This led to calculation of the effect of cooling for constant properties but varying wall thickness. The resultant curves give interesting results about the effectiveness of both systems and the usefulness of providing both systems. The finding that the temperature gradient in the block always increases as the thickness decreases led to a warning system using two thermocouples placed at different depths in the block. The degree of corrosion can, in principle, be calculated from the difference between these two temperatures. Une étude systématique des divers procédés utilisés jusqu'à présent pour le refroidissement des fours à cuve de verrerie — boîtes à eau, tubes refroidisseurs, refroidissement direct par eau et par air ou combinaisons de ces différents systèmes — devrait permettre de déterminer la méthode qui procure un refroidissement optimal. Un thermocouple est introduit à une certaine profondeur dans un bloc de cuve. Les différents procédés de refroidissement sont alors expérimentés un à un au cours d'essais de longue durée. Le refroidissement direct par eau produit indubitablement reffet le plus marqué, suivi par le refroidissement direct par air et, finalement, les boîtes à eau. Au vu de ces résultans, les deux procédés de refroidissement direct sont retenus pour la suite de l'étude. Pour se faire une idée concrète de l'efficacité et des principes de base de construction, les coefficients de transfert de chaleur à travers une plaque plane de Zac sont calculés en faisant varier la vitesse de l'air de refroidissement. On calcule en outre la température des parois intérieures d'une plaque de 250 mm d'épaisseur pour une température de chauffage constante et des coefficients de transfert de chaleur variables afin de contrôler si le refroidissement est vraiment efficace pour l'épaisseur du matériau envisagée. Les mêmes calculs sont faits pour l'eau de refroidissement. Ces calculs conduisent à déterminer l'effet de refroidissement pour des épaisseurs de parois variables et des coefficients de transfert de chaleur constants. Les diagrammes obtenus fournissent des indications interessantes sur l'efficacité du refroidissement et sur l'utilisation rationelle des deux systèmes. Le fait que les gradients de température dans le réfractaire accusent une pente de plus en plus marquée au fur et à mesure que l'épaisseur du matériau diminue est utilisé pour mettre au point un système de surveillance constitué de deux thermocouples incorporés à différentes profondeurs dans le réfractaire. On peut, à partir de la différence de températures, calculer théoriquement l'attaque du verre. Durch eine systematische Untersuchung der bei Glasschmelzwannen bisher verwendeten Kühlverfahren, wie Wasserkästen, Kühlschlangen, direkte Wasser- und Luftkühlung oder auch Kombinationen dieser Systeme, sollte die Methode mit optimaler Kühlwirkung gefunden werden. Dazu wurde ein Thermoelement in einiger Tiefe in einen Wannenstein eingebaut. Die verschiedenen Kühlverfahren wurden jeweils in einer Langzeitmessung erprobt. Die beste Wirkung ergab sich eindeutig bei der direkten Wasserkühlung, danach folgte die direkte Luftkühlung und zum Schluß der Wasserkasten. Auf Grund dieser Ergebnisse wurden die beiden direkten Kühlverfahren zur weiteren Untersuchung ausgewählt. Um konkrete Vorstellungen über die Wirksamkeit und fundierte Konstruktionsunterlagen zu erhalten, wurden die Wärmedurchgangszahlen durch eine ebene Zac-Platte bei variabler Kühlluftgeschwindigkeit berechnet. Außerdem wurde die Innenwandtemperatur einer 250 mm dicken Platte bei konstanter Heizmediumtemperatur und variablen Wärmedurchgangszahlen berechnet, um zu überprüfen, ob eine Kühlung bei dieser Materialdicke überhaupt wirkungsvoll ist. Die gleichen Berechnungen wurden für das Kühlmedium Wasser durchgeführt. Hieraus ergab sich die Anregung, die Kühlwirkung bei variabler Wanddicke und konstanten Wärmeübergangszahlen zu ermitteln. Die Kurven liefern interessante Hinweise auf die Wirksamkeit der Kühlung und einen sinnvollen Einsatz der beiden Systeme. Die Tatsache, daß die Temperaturgradienten im Stein mit abnehmender Materialdicke immer steiler ansteigen, wurde einem Überwachungssystem zugrunde gelegt, das aus zwei im Stein verschieden tief eingebauten Thermoelementen besteht. Aus der Temperaturdifferenz kann theoretisch der Korrosionsangriff berechnet werden.