小型玻璃電熔窯的數值模擬

何 光，郭富強，陳筱麗，龔財云，粟 勇

(成都光明光電股份有限公司，成都 610100)

0 引 言

隨著數值模擬分析技術的發展及計算效率的提高，采用數值模擬分析輔助電熔窯設計及工藝調試的方法在國內外得到了迅速發展。Choudhary[1]提出了電熔窯中焦耳熱、流場及傳熱數學模型，預測了窯爐內多個復雜的循環。Li等[2]采用Fluent中的MHD模型開展了兩個電熔窯的電功率密度分布、溫場分布、速度場分布的數值模擬分析。胡建軍等[3]采用內熱源的方式對電熔窯內部流動與傳熱特性進行了數值模擬分析，為電熔窯設計及優化提供了參考。王晶等[4]對36 t·d-1全電熔窯電勢差、溫場、流場進行三維數值模擬分析，對理解玻璃生產過程具有指導意義。文獻調研發現該領域研究對象主要針對5 t·d-1以上的中大型窯爐，而對5 t·d-1以下按實際耐火材料材質、厚度建模的小型電熔窯的研究鮮有報道。

本文以小型硼硅酸鹽玻璃全電熔窯生產線為研究對象，通過ANSYS 19.0軟件對該窯爐進行了數值模擬分析研究，運用電流密度分布、溫度分布、速度分布對該窯爐設計進行了分析評價。研究表明本文分析結果在多方面與生產現場具有較高的符合度，對指導小型電熔窯改造、設計、工藝調試具有較高實用價值。

1 模型描述

1.1 數學模型

由于玻璃熔化過程中涉及粉料熔化、化學反應、氣體生成、氣泡融合、氣泡長大等過程，因此針對本文研究內容做出如下假設：

(1)忽略粉料熔化為玻璃液的過程和玻璃液中氣泡對玻璃液流動及傳熱的影響[5]；……