全氧燃燒玻璃熔窯玻璃液的三維數(shù)值模擬.pdf

1、在玻璃熔制過程中利用純氧代替空氣與燃料進(jìn)行燃燒稱之為玻璃熔窯的全氧燃燒技術(shù)。全氧燃燒不但使燃料充分完全燃燒，而且減少了煙氣排放和NOx生成，實(shí)現(xiàn)了玻璃行業(yè)得節(jié)能減排。本文介紹了全氧燃燒玻璃熔窯火焰空間和玻璃熔化常用的數(shù)學(xué)模型，闡述了國內(nèi)外玻璃熔窯用數(shù)值模擬方法研究的發(fā)展概況。
　　 本課題研究了日產(chǎn)600t燃天然氣全氧玻璃熔窯，在綜合全氧燃燒玻璃熔窯理論和國內(nèi)外實(shí)際研究的基礎(chǔ)上，對(duì)所選用的全氧新型噴槍建立了火焰空間氣流的標(biāo)準(zhǔn)k-

2、ε湍流模型、非預(yù)混燃燒模型和輻射傳熱DO模型；玻璃熔化選用的模型包括玻璃液流動(dòng)模型、配合料模型和泡沫層模型。對(duì)于玻璃液流動(dòng)模型，進(jìn)行了一系列假設(shè)，以方便模型簡化。
　　 模型的處理，用Gambit軟件建立幾何模型和結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格劃分。采用Fluent軟件對(duì)數(shù)值計(jì)算程序進(jìn)行定義和后處理，并用相應(yīng)的圖形處理軟件直觀的表示模擬的速度場和溫度場分布的結(jié)果圖像。玻璃液表面設(shè)置成傳熱固壁，同時(shí)考慮融化及重力對(duì)玻璃液的影響。熔窯中玻璃配合料的各種

3、物性參數(shù)變化（密度的變化，溫度，粘度，導(dǎo)熱的系數(shù)變化），是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式寫成UDF函數(shù)導(dǎo)入到模型中。具體的物性參數(shù)變化如下：
　　 1．溫度變化根據(jù)火焰空間產(chǎn)生的溫度決定；
　　 2．密度變化和導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定，是關(guān)于溫度的線性函數(shù)；
　　 3．粘度變化也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定，也是與溫度相關(guān)的線性函數(shù)。
　　 結(jié)果表明，本文中玻璃熔窯三維數(shù)值模擬所選用的模型能夠比較準(zhǔn)確的反映出全氧燃燒采用的新型扁平噴

4、槍的火焰優(yōu)點(diǎn)，即火焰扁平，長度長且均勻，溫度高且覆蓋面大。另外，這種獨(dú)特設(shè)計(jì)的噴槍更有利于配合料的熔化，對(duì)提高玻璃質(zhì)量，減少火焰空間耐火材料侵蝕是有益的。玻璃液流的模擬將熔窯的形狀、結(jié)構(gòu)尺寸和進(jìn)出口溫度作為定解條件，通過計(jì)算機(jī)求解控制方程組，得到熔窯內(nèi)部流體速度場、溫度場的分布及變化情況，以預(yù)測窯內(nèi)的玻璃液流動(dòng)。另外，根據(jù)所求量的不同，可以用流體的速度矢量圖、壓力等值線圖、等溫線等圖形和動(dòng)畫，更直觀地反映熔窯內(nèi)部的變化。模擬的玻璃液溫度