Strahlungsaustausch in Glasschmelzöfen

Abstract

In Europa müssen durch die Verfügbarkeit von Erdgas zu einem ungefähr gleichen Preis wie schweres Heizöl hinsichtlich der Umstellung von bisher ölgefeuerten Glasschmelzöfen auf Gasfeuerungen Entscheidungen getroffen werden. Demzufolge sind mehrere grundsätzliche Probleme der Wärmeübertragung zu untersuchen: 1. Ist eine leuchtende Flamme nötig, um den Wärmeaustausch an das Glasbad optimal zu gestalten? 2. Wird eine leuchtende Erdgasflamme eine bessere spektrale Emissionscharakteristik haben als eine Ölflamme? 3. Welche Veränderungen sind für den Wärmeaustausch mit dem Glasbad zu erwarten, wenn folgende unterschiedliche Feuerungen verwendet werden: leuchtende Ölflamme, leuchtende Erdgasflamme, nichtleuchtende Erdgasflamme. Die vorliegende Arbeit geht auf diese Umstellungsprobleme ein. Dabei werden im folgenden jüngste Forschungsergebnisse der Internationalen Flammenforschungsgemeinschaft in Ijmuiden verwendet: Vorausberechnung von Emissions/Absorptionscharakteristiken von Ruß unter Verwendung der Mieschen Theorie; experimentelle Ergebnisse der vor kurzem durchgeführten Versuchsreihe „Mathematische Modelle M-2"; Verwendung der Zonenmethode für die Berechnung des Strahlungswärmeaustausches. Ausgehend von diesen Betrachtungen werden die „Mythen" über leuchtende Flammen analysiert und ein allgemeines einfaches Rechenmodell für Strahlungsaustausch in Glasschmelzöfen entwickelt. Dieses allgemeine Modell erlaubt es, die Wärmeübertragung durch Strahlung an das Glas bei verschiedenen Flammencharakteristiken vorauszuberechnen. Für nichtleuchtende Gasflammen werden Folgerungen gezogen und Anleitungen gegeben, mit denen das allgemeine Modell benützt werden kann, um Berechnungen des Strahlungsaustausches für Glasschmelzöfen verschiedener Konstruktionen durchzuführen.