浮法玻璃退火窑A、B、C三区空间温度的理论计算.doc

浮法玻璃退火窑A、B、C三区空间温度的理论计算， 陈正树 (中国新型建材工业杭州设计研究院，浙江杭州310003) 摘要：本文根据玻璃工艺和传热学理论，及生产实践经验．推导浮法玻璃逼火窑A、B、C三区 空间温度的计算公式，避免投产初期摸索着进行．碱少玻璃破损和企业经济损失。 关Il堋：浮法玻璃退火窑；A、B、C三区空间温度； l前言 众所周知，我国自改革开放以来，玻璃工业有了很大的发展。剃20∞年底，我国自行设计 已建成投产的浮法玻璃生产线已有60多条，正在建设的还有20多条。其三太热工设备之一 ——遇火窑，除少数几条从国外引进外，绝大多敦条退火窑都是在清化吸收基础上自行设计制 造，可以说基本实现了国产化，使玻璃的退火质量和成品率有了较大的提离。但由于受当时资 金和认识的限制．引进的只是装备硬件，而没有引进生产操作技术软件，所以不论是引进的还 是自行设计的退火窑，在建成投产初期或在生产中改变品种时，都需各自摸索合适的空间温 良，才适应生产。 玻璃退火进程．其实质是如何按玻璃退火工艺要求．控制玻璃带的冷却进程．即按玻璃不 同厚度控制其冷却速度。因此．如何了解和掌握玻璃带在各区退火冷却过程的温度变化是十 分必要和重要的。大家都知道要想测量在退火窑辊道上运行的玻璃带的十分匿难的。除非 在遇火窑内玻璃带上下方设置多台红外测温仪。但由于红外测温仪价格较商，所以一般只用 一台怍枚核用，其他多点通常只能用热电假铡量玻璃带上下空问温度。 不言而喻，空间温度t|要比其相应的玻璃表面温度k低，但低多少度才符合各区玻璃退 火的冷却要求，不得而知。因此在生产中尤其是建成投产初期，只好参考老线摸索着进行，致 踺每条浮法线在建成投产韧期，都发生玻璃退火质量不好，和玻璃破捐事高的情况。在减少引 拉量生产薄或厚玻璃过程中，同样发生上述情况，给玻璃企业带来不少经济损失。 ． 怍者鉴于上述情况．根据玻璃工艺和传热理论及生产实践经验，试图研究分析玻璃带表面 和炉膛空间的温度相互关系及变化规律，推导A???B、C三区炉膛空同温度k的计算公式，以供 一67—  生产企业在确定A、B、C三区的空间温度t|作参考，以求尽量缩短达到正常生产的时间，避免 或减少企业的经济损失。 2玻璃带在退火窑A、B、C三区的传热过程和温度变化 玻璃带在退火窑中退火冷却过程．既要符合玻璃退火工艺要求．又与传热密切相关，而其 传热涉及传导、对流和辐射是十分复杂的过翟。对玻璃带本身来讲．在退火冷却过程，其表面 温度随时间而变，羼不稳定态的传导传热。由于玻璃带的厚度比其宽度和长度小得多。可以认 为其热流仅向厚度方向传递，属一维传热．其导热镦分方程式为旦=a里。此微分方程式无法 用直接积分的方法求解。但可以用边值条件来求解，经十分复杂的运算得到玻璃带沿厚度方 向各点的温度随时同T和冷却速度c的变化关系式为t=b一“+圭(s2一y2)。式中to为初始 温度℃，C为冷却速度℃／min，r为时间rain，a为导温系数m·℃／rain。S为玻璃带的厚度之半 ㈨y为沿厚度之半上下的任意点。带中心y=0，带表面y=±So因此，玻璃带上下表面的温 一 1 1 度为t衰=tf】一tT，带中心温度t中=to—rr+老S2．玻璃带断面的平均温度t均=专』＆tdy=去窍 ‘协一cr+考(s，一尹)]dy=to—cr+圭s2。这就是玻璃带在冷却过程的表面、中心及各点随时间 ‘4 ∞ 变化的关系式。其中心与表面的温度差为△t=圭s2，lip与导温系数a成反比，而与冷却速度c 和玻璃带的厚度之半的平方成正比。为保证玻璃退火质量，当生产的玻璃厚度增加时必须按 允许应力值计算其冷却速度，并严格控制。 上述是玻璃本身的传热过程和温度随时同的变化，也就是玻璃带在退火冷却过程中，其热 量从内往外流．这些热量由玻璃带表面以辐射和对流方式传递给炉膛空间，当然也传递给辊 道，炉膛内壁及玻璃带上下方的辐射冷却器，其热量少部分由辊子轴头和炉膛的顶、底及两侧 壁向车间散发，其大部分热量由玻璃带上下方的冷却器中的空气与管壁进行强制对流带走，睫 踱璃带得以有控制的冷却。 不言而喻．玻璃带在冷却过程热量减少，与玻璃带的温度降低直接相关，而温度降低的幅 赏，即拎却速度必须符合玻璃带在各区的退火要求，因此及时了解和掌握玻璃带的温度，对遢 火好玻璃是至美重要的。 3 A、B、C三区的空间温度k的计算公式的推导 上述诸多传热过程的关键传热有二。一是玻璃带内外层存在温度差，而使热量以f专导方 式．从内往外流。其实质是玻璃带受到冷却使温度降低热量减少过程。二是玻璃带表面与炉膛 空间存在着温度差，而使玻璃带上下两个表面，以辐射和对流方式将热量传递给空间。根据能 量恒守定则，这两种传热过程的热量应相等，则可列出如下的热平衡方程式： q=(“ct