燃天然气全氧燃烧浮法玻璃熔窑火焰空间的数值模拟及熔化池底部不同横向宽度的数值研究

【摘要】： 本文综合评述了国内外玻璃熔窑全氧燃烧技术以及玻璃熔窑数值模拟的研究方法。在充分研究燃天然气全氧助燃玻璃熔窑理论的基础上,建立了燃天然气全氧助燃玻璃熔窑火焰空间、玻璃熔制的数学模型,模型包括标准κ-ε湍流模型、涡-耗散化学反应模型、DO辐射传热模型、玻璃液流运动模型等。利用Gambit前处理软件建立了玻璃熔窑的三维空间模型,采用Fluent软件对其进行了模拟计算,结果如下: 通过对日产550T浮法玻璃熔窑火焰空间的模拟实验,数值研究了火焰空间内温度场、气流场的分布情况,定性分析了温度场、气流场对玻璃的熔制、碹顶和胸墙腐蚀的影响。 以460t/d浮法玻璃熔窑为模拟对象,分析研究了不同熔化池底部横向宽度对玻璃熔窑的生产能力以及熔窑内玻璃液温度场、流场的影响。结果表明,适当减小熔化池底部横向宽度不会明显改变卡脖和冷却部的玻璃液状况,从而不影响熔窑的生产能力。但不同的熔化池底部横向宽度将导致熔化部玻璃液温度场发生改变,中轴面处玻璃液温度降低,而胸墙处玻璃液温度升高,导致窑内玻璃液横向温度梯度发生相应变化,加剧玻璃液横向对流,有助于玻璃熔制。 为便于对计算结果进行分析,本文使用Tecplot后处理软件将数值模拟得到的计算结果用图像表述出来,直观地表示流场、温度场的分布情况。 【关键词】：全氧燃烧 玻璃熔窑 燃烧技术 数值模拟
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ171.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目录7-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-32
• 1.1 浮法玻璃熔窑技术的现状10
• 1.2 玻璃熔窑全氧燃烧技术的研究综述10-19
• 1.2.1 全氧燃烧技术的优点11-12
• 1.2.2 燃天然气熔窑技术要点12-17
• 1.2.3 全氧燃烧技术概况17-19
• 1.3 玻璃熔窑数学模拟技术的研究综述19-31
• 1.3.1 玻璃熔窑数学模拟技术的优点19-21
• 1.3.2 全氧助燃玻璃熔窑数学模拟的研究进展21-31
• 1.4 本课题的任务和意义31-32
• 第2章 燃天然气玻璃熔窑火焰空间的数值模拟32-49
• 2.1 课题研究对象32-33
• 2.2 燃天然气火焰空间的三维数学模型33-41
• 2.2.1 火焰空间的基本假设33-34
• 2.2.2 基本方程34
• 2.2.3 湍流模型34-35
• 2.2.4 反应模型35-36
• 2.2.5 对流和热传递36-37
• 2.2.6 辐射传热37-41
• 2.2.7 建立离散方程41
• 2.3 定义边界条件41-42
• 2.4 模拟结果与分析42-48
• 2.4.1 燃烧空间内温度场的分布42-46
• 2.4.2 燃烧空间内流场的分布46-48
• 2.5 本章小结48-49
• 第3章 熔化池底部不同横向宽度的数值模拟49-64
• 3.1 课题研究对象49
• 3.2 玻璃熔制的基本理论49-51
• 3.2.1 玻璃的熔制过程49-51
• 3.2.2 玻璃的流动与传热51
• 3.3 玻璃池窑的三维数学模型51-54
• 3.4 边界条件54-57
• 3.4.1 熔化部配合料表面与玻璃液面54-56
• 3.4.2 卡脖、冷却部的玻璃液面56-57
• 3.4.3 池底和池壁57
• 3.5 玻璃池窑模拟结果与分析57-62
• 3.5.1 熔化池底部不同的横向宽度对玻璃熔窑生产量的影响58
• 3.5.2 熔化池底部不同的横向宽度对熔化部玻璃液温度场的影响58-62
• 3.5.3 熔化池底部不同的横向宽度对熔化部玻璃液流场的影响62
• 3.6 本章小结62-64
• 第4章 结论64-65
• 参考文献65-72
• 硕士生期间发表的学术论文72-73
• 致谢73-74
• 附表A74-77
• 附表B77-80

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