Einfluß der Gase einer Glasschmelze auf das Verhalten der Gasblasen unter isothermen Bedingungen

Abstract

Der Einfluß der sich verändernden, für diffundierende Gase charakteristischen Werte, d. h. der Diffusionskonstanten, der Sättigungskonzentrationen und der tatsächlichen Konzentrationen von N₂, H₂O, CO₂, SO₃, auf das Verhalten der Gasblasen in einer Flachglasschmelze unter isothermen Bedingungen wurde mit Hilfe der numerischen Lösung von Differentialgleichungen untersucht. Dazu wurden die ursprünglichen Werte der untersuchten Parameter um 50 % erniedrigt bzw. auf 200 % erhöht. Die Ergebnisse für die Läuterzeit, die Wachstumsgeschwindigkeit, die Endgröße und die Zusammensetzung der Gasblasen im stabilen Zustand zeigen, daß die Diffusionskoeffizienten das Verhalten der Gasblasen in der Glasschmelze weniger beeinflussen als die Sättigungskonzentration und die tatsächlich vorliegende Konzentration. Bei den Diffusionskoeffizienten genügt in manchen Fällen eine Abschätzung. Die Gaskonzentrationen beeinflussen insbesondere im Bereich einer geringen Übersättigung der Glasschmelze, d. h. im Bereich niedriger Temperaturen, die Auflösung der Gasblasen; der Läutergaskonzentration kommt dagegen im gesamten Temperaturbereich eine große Bedeutung für das Verhalten der Gasblasen in der Glasschmelze zu. Der Einfluß der untersuchten Parameter erhöht sich in der Reihenfolge: D_i, m_si, m_0i und N₂, H₂O, CO₂, SO₃. Diese Tendenz in den Ergebnissen wird theoretisch begründet. Influence of gases in a glass melt on the behaviour of gas bubbles in isothermal conditions The influence of the characteristic parameters, that is to say diffusivities, solubilities and actual concentrations, of N₂, H₂O, CO₂, SO₃ on the behaviour of bubbles in a melt of flat glass has been investigated in isothermal conditions by numerical solution of the differential equations. The original values of the parameters were decreased by up to 50 % and increased by up to 200 %. The results for refining time, rate of growth, final bubble size, and the composition of the bubble in the steady state show that diffusivity has a much smaller effect than the solubility and the actual concentration. In many cases an estimate of diffusivity is sufficient. Gas concentrations are especially important in the region of small supersaturations in the melt, that is at low temperatures for the dissolving of gas bubbles. The concentration of refining gas thus takes on a particular significance for the behaviour of bubbles in the melt. The influence of the parameters increases in the following order: diffusivity, solubility, initial concentration and N₂, H₂O, CO₂, SO₃. These trends in the results are soundly based in theory. Influence des gaz d'une fonte de verre sur le comportement des bulles gazeuses dans des conditions isothermes La résolution numérique d'équations différentielles a été employée pour étudier l'influence des variables qui caractérisent la diffusion des gaz (constantes de diffusion, concentrations de saturation et concentrafions effectives de N₂, H₂O, CO₂, SO₃) sur le comportement des bulles gazeuses dans une fonte de verre plat dans des conditions isothermes. Pour cela, les valeurs de base des paramètres étudiés ont été abaissées de 50 % et élevées de 200 % respectivement. Les résultats pour le temps d'affinage, la vitesse de croissance, la grosseur finale et la composition de ces bulles à l'état stable, montrent que les coefficients de diffusion influencent moins le comportement des bulles dans la fonte que la concentration de saturation et la concentration effectivement présente. Une évaluation suffit dans la plupart des cas pour les coefficients de diffusion. Les concentrations de gaz influencent, en particulier dans le domaine d'une faible sursaturation de la fonte, c'est-à-dire dans le domaine des basses temperatures, la dissolution des bulles. La concentration du gaz d'affinage, par contre, joue un grand rôle dans tout le domaine de température pour le comportement des bulles dans la fonte. L'influence des paramètres étudiés croît dans le sens suivant: D_i, m_si, m_0i et N₂, H₂O, CO₂, SO₃. Cette tendance dans les résultats est théoriquement justifiée.