Heutige Möglichkeiten zur Modellierung von Glasschmelzöfen : Voraussagen zur Qualität des Glasschmelzprozesses

Abstract

Mathematische Modelle haben sich zu einem nützlichen Werkzeug sowohl für die Optimierung der Wannenkonstruktion als auch von Prozeßparametern entwickelt. Schheren, Blasen oder Gispen einerseits sowie unaufgeschmolzene Rohstoffe oder in die Schmelze eingetragene Verunreinigungen andererseits haben einen negativen Einfluß auf die Qualität der Glasschmelze. Daneben hängt die in Wannenöfen erzielbare Glasqualität stark von dem sich einstellenden Strömungsfeld im Schmelzbad ab. Die im Schmelzbad stattfindenden Einschmelz-, Entgasungs- und Homogenisierungsprozesse werden von den entlang der Strömungsbahnen vorliegenden Temperatur- und Verweilzeitverteilungen in Kombination mit den dort zur Verfügung stehenden gelösten Gasen oder Läutermitteln gesteuert. So hat jeder Strömungspfad im Glasbad einen für ihn charakteristischen Einschmelz-, Entgasungs- und Homogenisierungseffekt. Die Verweilzeitverteilung im Glasbad ist direkt mit dem Strömungsfeld gekoppelt. Mit Hilfe mathematischer Modelle kann die räumliche Verteilung von Temperatur und Strömung relativ genau ermittelt werden. Jeder Strömungspfad im Glasbad kann hinsichtlich seines Beitrags zur Glasqualität mit einer Kenngröße charakterisiert werden. Die Strömungsbahn mit dem kleinsten Wert für die Einschmelz- und Läuterkenngröße ist kritisch für die Glasqualität am Ausgang des mit der Rechnung erfaßten Bereiches. Auch das Einschmelzverhalten von Sandkörnchen oder das Wachsen bzw. Schrumpfen von Blasen auf ihrem Weg durch die Schmelze können mit Hilfe der Modellierung verfolgt werden. Die im Rechenmodell ermittelten Temperaturen sollten von den Werten in der realen Wanne um nicht mehr als 10 bis 15 Κ differieren, die berechneten Werte der minimalen Verweilzeiten sollten nicht mehr als 10 bis 15% von der Reahtät abweichen.