Mathematische und meßtechnische Untersuchung verschiedener Glaswannen

Abstract

Es wird untersucht, inwieweit die mit einem mathematischen Modell errechneten Energie- und Strömungsverhältnisse in Glaswannen sich auf die tatsächlichen Betriebsverhältnisse im Ofen übertragen lassen. Berechnet werden zweidimensionale Temperatur- und Geschwindigkeitsfelder für die Symmetrieebenen verschiedener Wannen. Als Randbedingungen dienen die an den Öfen eingestellten Verteilungen der zugeführten Energie, die Glasentnahmeströme sowie wärmetechnische Daten für die Wannenmauerung, Isolierung und Wannenkühlung. Die errechneten Temperaturen werden mit Meßwerten verglichen, die während des Wannenbetriebs regelmäßig erfaßt werden. Darüber hinaus werden Temperaturen mit Tauchelementen gemessen, so daß ein zweidimensionaler Vergleich möglich wird. Die Untersuchung erstreckt sich a) auf drei verschiedene Wannentypen: Rekuperatorofen, querbeheizter Ofen und U-Flammenofen, b) auf zwei verschiedene Glasfarben: weißes Glas und Rauchglas, c) bei einer Glassorte auf einen normalen Durchsatz und eine fehlende Glasentnahme. Übereinstimmungen und Abweichungen von Rechnung und Messung werden kritisch analysiert und die Anwendbarkeit des verwendeten mathematischen Modells für die Praxis bestätigt. Mathematical and technological investigations of various glass tank furnaces How far the energy of flow behaviour calculated from a mathematical model of a glass tank may be carried over into the real operating furnaces has been examined. Two-dimensional temperature and velocity fields were calculated for the planes of symmetry of various furnaces. Boundary conditions involved defining the distribution of energy supplied to the furnace, the throughput and heat transfer data for the furnace walls including effects of insulation and tank cooling. The calculated temperatures are compared with values determined regularly during furnace Operation. In addition temperatures were also measured with immersed thermocouples to obtain a true two-dimensional comparison. The investigation included three types of tank (recuperative, crossfired and horseshoe flame), two colours of glass (colourless and tinted) and, for one type of glass, normal throughput and no Output. The agreement and discrepancies between measurements and calculation were analyzed critically and the practical usefulness of the mathematical model confirmed. Analyse mathématique et métrologique de différents modèles de fours à cuve L'étude a pour but de déterminer dans quelle mesure les données énergétiques et les caractéristiques des différents courants calculées à partir d'un modèle mathématique concordent avec les conditions de fonctionnement réelles du four. Les calculs portent sur des champs de températures et de vitesses bidimensionnels dans le plan de symétrie des différents fours. Comme conditions initiales, on prend les valeurs de réglage de l'énergie alimentant le four, les courants de tirée et les caractéristiques thermiques des parois, de l'isolant et du système de refroidissement. Les températures calculées sont comparées aux valeurs mesurées à des intervalles réguliers pendant le fonctionnement du four. De plus, on effectue des mesures à l'aide de cannes pyrométriques, ce qui permet de faire une comparaison bidimensionnelle. L'étude porte a) sur trois types de fours: four à récupérateur, four à brûleurs transversaux, four à boucle; b) sur deux types de verre coloré: verre blanc et verre de fumée; c) pour un type de verre, on étudie le cas d'un débit normal et le cas d'une tirée nulle. Les concordances et les écarts entre les valeurs calculées et les valeurs mesurées sont analysés, les possibilités d'appUcation du modèle mathématique utilisé sont confirmées.