Glasströmungsuntersuchungen in einer Modellwanne unter besonderer Berücksichtigung der Transportströmung : Teil I. Versuchsdurchführung und thermische Wirkung der Gemengedecke

Abstract

The interaction of convective flow and throughput flow in a model tank was investigated The convective flow have been generated thermally and mechanically by bubbling. The model practice applied based on data given in the literature and on a treatise by SAFAIEH [1]. The local flow was detected by the deformation of color miarks. The results made evident that the charge technique and the temperature of the model Hquid during the charge are of great importance for the development of the flow; further, that the thermal convection flow and the throughput flow are forming two wholly different flow patterns which do not overlie, but distinctly influence each other. If, moreover, convection flow had been produced by air bubbling through the tank bottom, the current characteristics were changing decisively. It became clear, that the cooling effect of the batch blanket, the thermally and still more the mechanically bubbling effect and, finally, the throughput flow are of decisive influence into the flow characteristics in a glass melting tank. Part I is dealing with the planning and installation of the model equipment as well as with the techniques of the experiment applied in order to visualize the flow. Further, there are described tests to simulate the thermal effect of the batch under conditions with and without bubbling. Part II is dealing with the influence of walls, the variation of the batch charge, the width of the throat into the tank flows under conditions with and without bubbling. Finally, it gives a summary of the whole treatise. L'interaction des courants de tirée et des courants de convection est étudiée sur un modèle de four à bassin de verrerie. Par courants de convection, on comprend ici les courants de convection d'origine thermique et surtout ceux obtenus mécaniquement par bouillonnage local. La technique sur modèle utiHsée est basée sur les données de la littérature et sur un travail de SAFAIEH [1]. En améliorant la technique expérimentale, on parvient à obtenir des marquages de couleur exacts, dont la déformation permet d'étudier avec précision l'allure locale des courants. Les résultats montrent que la technique d'enfournement et la température du matériau modèle exercent dès le départ une influence prépondérante sur la formation du courant. Il apparaît en outre que le courant de convection thermique et le courant de tirée sont à l'origine de l'apparition de deux courants fondamentalement différents qui ne se superposent pas mais, au contraire, s'influencent mutuellement. Si en outre, des courants de convection sont produits mécaniquement par bouillonnage d'air à travers le fond de la cuve, l'ensemble des courants se modifie fondamentalement. On constate que l'enfoncement du tapis de composition qui se refroidit, l'effet de source thermique et surtout mécanique de la chaîne de bulles, de même que le courant de tirée, sont des éléments décisifs pour déterminer l'allure des coarants dans un four à bassin de verrerie. La première partie de l'article concerne la conception et la construction du dispositif expérimental et les techniques d'essais utilisées pour mettre en évidence les courants. On décrit enfin des essais de simulation de l'action thermique du tapis de composition, en présence ou non de bouillonnage. La deuxième partie traite de l'influence qu'exercent les barrages thermiques, la modification de la quantité de mélange enfourné et la largeur de la gorge sur les courants dans le bassin, en présence ou non de bouillonnage. Un résumé de l'ensemble du travail termine l'article. Mit Hilfe eines Glaswannenmodells wurde das Zusammenwirken von Entnahmeströmung und Konvektionsströmung untersucht. Als Konvektionsströmungen wurden dabei thermisch und vor allem durch lokales Lufteinblasen mechanisch verursachte Konvektionsströmungen in die Untersuchungen einbezogen. Die angewandte Modelltechnik basierte auf Angaben in der Literatur und auf einer Arbeit von Safaieh [1]. Durch eine Verbesserung der Versuchstechnik gelang es, exakte Farbmarkierungen zu erzeugen, über deren Deformation der örtliche Strömungsverlauf genau erfaßt werden konnte. Die Ergebnisse zeigten, daß der Einlegetechnik und der Temperatur des Modellstoffes bei der Eingabe große Bedeutung auf die Ausbildung der Strömung zukommt. Ferner ergab sich, daß die thermische Konvektionsströmung und die Entnahmeströmung zwei grundverschiedene Strömungsbilder ausbilden, die sich nicht überlagern, sondern deutlich gegenseitig beeinflussen. Wurden außerdem noch Konvektionsströmungen mechanisch durch Einblasen von Luft durch den Wannenboden erzeugt, so änderte sich das Strömungsgeschehen tiefgreifend. Es wurde erkannt, daß für das Strömungsgeschehen in einer Glasschmelzwanne die Senkenwirkung des kühlenden Gemengeteppichs, der thermisch und vor allem der durch den Einbau einer Blaskette mechanisch bedingte Quellpunkt sowie die Entnahmeströmung entscheidend sind. Teil I befaßt sich mit der Planung und dem Aufbau des Versuchsstandes sowie mit den angewandten Versuchstechniken zur Sichtbarmachung der Strömungen. Ferner werden Versuche zum Simulieren der thermischen Wirkung der Gemengedecke für die Fälle mit und ohne Bubbling beschrieben. Teil II befaßt sich mit dem Einfluß von Barrieren, der Änderung der Beschickungsmenge und Durchlaßbreite auf die Wannenströmung für die Fälle mit und ohne Bubbling und bringt abschließend eine Zusammenfassung der gesamten Arbeit.