Введение
Глава 1. Современные стекловаренные печи для производства тарного стекла и способы повышения их энергетической эффективности 10
1.1. Устройство стекловаренной печи 10
1.2. Устройство выработочного канала и каналов питателей 12
1.3. Способы повышения энергетической эффективности стекловаренных печей 16
1.3.1. Увеличение удельного съема стекломассы 16
1.3.2. Тепловая изоляция и использование потерь теплоты через принудительно охлаждаемые участки обмуровки 19
1.3.3. Подогрев воздуха и топлива 21
1.3.4. Подогрев шихты и стеклобоя 22
1.3.5. Использование кислорода для отопления печи 24
1.3.6. Термохимическая регенерация 25
1.3.7. Внешнее теплоиспользование 26
1.3.8. Использование теплоты стекломассы в выработочном канале 27
1.3.9. Повышение качества стекломассы 28
1.4. Выводы по главе 1 29
Глава 2. Тепловые схемы стекловаренной печи с использованием теплоты стекломассы в выработочном канале 31
2.1. Базовая тепловая схема 31
2.1.1. Материальный баланс процесса стеклообразования 32
2.1.2. Материальный баланс горения природного газа 34
2.1.3. Тепловой баланс варочной части стекловаренной печи 35
2.1.4. Тепловой баланс подогревателя воздуха и подогревателя шихты 38
2.1.5. Расчет потерь теплоты через наружные ограждения выработочного канала 39
2.1.6. Тепловой баланс выработочного канала 42
2.2. Выбор и обоснование принципа использования теплоты стекломассы 43
2.3. Тепловая схема с использованием теплоты стекломассы для осуществления паровой конверсии природного газа 46
2.3.1. Материальный баланс процесса паровой конверсии природного газа 47
2.3.2. Тепловой баланс реактора паровой конверсии 49
2.3.3. Тепловой баланс подогревателя смеси и испарителя 50
2.3.4. Тепловой баланс выработочного канала 51
2.3.5. Тепловой баланс варочной части стекловаренной печи 52
2.4. Тепловая схема с использованием теплоты стекломассы для подогрева шихты 53
2.5. Тепловая схема с использованием теплоты стекломассы для получения пара и выработки электроэнергии 55
2.6. Выводы по главе 2 57
Глава 3. Расчет и моделирование теплообмена в выработочном канале 58
3.1. Расчет теплообмена между поверхностью стекломассы, обмуровки и дымовыми газами 58
3.2. Моделирование теплообмена в продольном сечении потока стекломассы 60
3.2.1. Теплофизические свойства стекломассы 60
3.2.2. Основные допущения 61
3.2.3. Постановки задачи и создание математической модели в ANSYS Fluent 63
3.2.4. Распределение температур по высоте слоя стекломассы при постоянной плотности теплового потока 64
3.2.5. Уменьшение температурной неоднородности по высоте слоя стекломассы на участке выдержки 67
3.2.6. Влияние потерь в окружающую среду через наружные ограждения на температурную однородность стекломассы 71
3.3. Моделирование теплообмена в потоке стекломассы 75
3.3.1. Постановка задачи и создание математической модели в ANSYS Fluent 75
3.3.2. Расчетные исследования 77
3.3.3. Выводы по результатам расчетных исследований 82
3.4. Моделирование сопряженного теплообмена в потоке стекломассы и в газовом объеме 84
3.4.1. Выбор модели турбулентности 84
3.4.2. Постановка задачи и создание математической модели в ANSYS Fluent 85
3.4.3. Расчетные исследования 87
3.4.4. Выводы по результатам расчетных исследований 89
3.5. Выводы по главе 3 90
Глава 4. Кондиционирование стекломассы на поверхности расплавленного металла 92
4.1. Исследование процесса кондиционирования стекломассы на поверхности расплавленного металла средствами вычислительной гидродинамики 92
4.1.1. Гидравлический расчет канала питателя 92
4.1.2. Выбор расплавленного металла 94
4.1.3. Моделирование свободной конвекции в слое расплавленной меди 96
4.1.4. Моделирование теплообмена в канале питателя 98
4.2. Экспериментальное исследование взаимодействия расплавленного металла со стекломассой и газовой атмосферой каналов питателей 103
4.2.1. Описание методики экспериментов 103
4.2.2. Результаты экспериментов 106
4.3. Выводы по главе 4 108
Выводы 109
Список литературы 111
