平板玻璃鋼化淬冷系統(tǒng)的數值仿真.pdf

1、普通浮法玻璃在加熱到接近軟化溫度后，通過快速冷卻的方法，可得到各項性能優(yōu)秀的鋼化玻璃。風淬冷鋼化的方法，由于其成本較低、生產效率高等優(yōu)點而被用于平板玻璃鋼化的工業(yè)化生產當中。風淬冷是平板玻璃鋼化的最后一道工序，也是最重要的一道工序，決定了玻璃的鋼化質量。平板玻璃風淬冷鋼化生產線的一個包含著風道的流場、強制對流換熱、玻璃的溫度場、應力場等多種物理場的相互耦合繁雜系統(tǒng)。其中存在風嘴高度、玻璃厚度、風壓大小、急冷時間等諸多影響鋼化質量的因素，

2、難以實現各種因素的全面考慮和控制，容易產生風斑、自爆、鋼化強度不夠等問題。
　　國內現有平板玻璃淬冷系統(tǒng)存在諸如淬冷過程壓強和冷卻的均勻性難以保證、薄玻璃鋼化難以達到所需的冷卻速度等問題。為了克服現有平板玻璃鋼化淬冷系統(tǒng)的不足，探究玻璃淬冷過程中各個工藝參數對鋼化效果的影響及整個淬冷系統(tǒng)的運行過程，本文采用數值仿真和實驗驗證相結合的方法，對平板玻璃鋼化淬冷系統(tǒng)進行分析研究。具體研究內容如下:
　　(1)根據淬冷系統(tǒng)的實際工況

3、，以實際生產線的尺寸為基礎，建立包括風管、風箱和風柵等數值仿真模型?？紤]到淬冷系統(tǒng)整個系統(tǒng)的流動性和風嘴對玻璃表面壓力作用效果，采用分段建模的思想對系統(tǒng)進行合理簡化，并截取兩條相鄰風柵作為數值仿真的主要研究模型。
　　(2)通過工廠實地采集模型的初始條件和邊界條件，確定仿真使用的數學模型，完成了對包括通過段風管及風箱、冷卻段風管及風箱、通過段上下風柵單元、冷卻段上下風柵單元在內的6部分進行流場的模擬仿真。得到了各部分流場的速度、壓

4、強分布情況，發(fā)現了由于結構引起冷卻段上風柵入口速度大于下風柵速度等特征。
　　(3)在流場仿真的基礎上，結合現有對射流沖擊平板換熱的研究，針對鋼化過程的獨有特征，對淬冷系統(tǒng)中空氣射流沖擊高溫平板玻璃強制對流換熱進行模擬研究，得到了玻璃表面的局部對流傳熱系數和壓強分布，發(fā)現風嘴正對處對流傳熱系數和壓強明顯大于其他區(qū)域，且壓強與對流換熱系數存在正相關性。同時，以對流換熱模擬得到的玻璃表面平均對流換熱系數238 W/(m2· K)為邊界

5、條件，對玻璃進行瞬態(tài)熱分析，得到玻璃在150s內溫度分布，在8s時產生最大溫度差147℃。
　　(4)通過將工廠生產線風機功率設置為額定功率的65％、80％、95％，運行穩(wěn)定后對風機出口、風嘴進行壓強和流速的數據采集，通過將實驗數據和仿真結果進行對比分析以驗證數值模擬的準確性。驗證結果表明，仿真模型具有良好的精確度。利用經過驗證的模型，研究風嘴形狀、風嘴到玻璃距離、風嘴密度等因素對淬冷系統(tǒng)流場的影響，得到錐形風嘴可改善玻璃表面流場