nyheder

Bobling, en kritisk og udbredt teknik i tvungen homogenisering, påvirker fining og homogenisering af smeltet glas betydeligt og komplekst. Her er en detaljeret analyse.

1. Princippet for bobleteknologi

Bobling involverer installation af flere rækker af boblere (dyser) i bunden af ​​smelteovnen (typisk i den sidste del af smeltezonen eller fineringszonen). En specifik gas, normalt trykluft, nitrogen eller en inert gas, sprøjtes periodisk eller kontinuerligt ind i det smeltede glas med høj temperatur. Gassen udvider sig og stiger op gennem det smeltede glas, hvilket skaber søjler af stigende bobler.

2. Indvirkning af bobling på raffineringsprocessen (primært positiv)

Bobling hjælper primært med at fjerne gasbobler og dermed klarere glasset.

Fremme af fjernelse af bobler

SugeeffektEn lavtrykszone dannes i kølvandet på de store, opstigende bobler, hvilket skaber en "pumpeeffekt". Dette trækker effektivt små mikrobobler ind, samler og smelter sammen fra det omgivende smeltede glas og fører dem op til overfladen, hvor de udstødes.

Reduceret gasopløselighedDen indsprøjtede gas, især inert gas, kan fortynde de opløste gasser i det smeltede glas (f.eks. SO₂, O₂, CO₂), hvilket reducerer deres partialtryk. Dette letter opløsningen af ​​opløste gasser i de opstigende bobler.

Reduceret lokal overmætningDe stigende bobler danner en færdiglavet gas-væske-grænseflade, der gør det lettere for overmættede opløste gasser at opløses og diffundere ind i boblerne.

Forkortet finningsstiDe stigende boblesøjler fungerer som "hurtige baner", der accelererer migrationen af ​​opløste gasser og mikrobobler mod overfladen.

Forstyrrelse af skumlagNær overfladen hjælper opstigende bobler med at bryde det tætte skumlag, der kan hæmme udstødningen af ​​gas.

Potentielle negative effekter (kræver kontrol)

Introduktion af nye boblerHvis bobleparametrene (gastryk, frekvens og renhed) ikke styres korrekt, eller hvis dyserne er blokerede, kan processen introducere uønskede nye, små bobler. Hvis disse bobler ikke kan fjernes eller opløses ved efterfølgende fining, bliver de til defekter.

Forkert gasvalgHvis den indsprøjtede gas reagerer ugunstigt med det smeltede glas eller opløste gasser, kan den producere gasser eller forbindelser, der er vanskeligere at fjerne, hvilket hindrer finingsprocessen.

3. Boblingens indvirkning på homogeniseringsprocessen (primært positiv)

Bobling forbedrer blandingen og homogeniseringen betydeligtsmeltet glas.

Forbedret konvektion og omrøring

Vertikal cirkulationNår boblesøjlerne stiger, skaber deres lave densitet sammenlignet med det smeltede glas en stærk opadgående strøm. For at genopfylde det stigende glas strømmer det omgivende og nederste glas vandret mod boblesøjlen, hvilket skaber en kraftigvertikal cirkulationellerkonvektionDenne tvungne konvektion accelererer den vandrette blanding af det smeltede glas kraftigt.

ForskydningsblandingHastighedsforskellen mellem de stigende bobler og det omgivende smeltede glas genererer forskydningskræfter, der fremmer diffusiv blanding mellem tilstødende glaslag.

Fornyelse af grænsefladenBevægelsen fra de stigende bobler opfrisker kontinuerligt kontaktfladerne mellem glas med forskellig sammensætning, hvilket forbedrer effektiviteten af ​​molekylær diffusion.

Forstyrrelse af lagdeling og striber

Stærk konvektion bryder effektivt opkemisk eller termisk lagdelingogstriberforårsaget af densitetsforskelle, temperaturgradienter eller ujævn tilførsel. Den inkorporerer disse lag i hovedstrømmen til blanding.

Dette er især nyttigt til at eliminere"døde zoner"i bunden af ​​tanken, hvilket reducerer krystallisation eller alvorlig inhomogenitet forårsaget af langvarig stagnation.

Forbedret homogeniseringseffektivitet

Sammenlignet med naturlig konvektion eller temperaturgradientstrømninger har den tvungne konvektion, der genereres af bobling, enhøjere energitæthed og bredere rækkeviddeDette forkorter den tid, der kræves for at opnå et ønsket niveau af homogenitet, betydeligt eller opnår højere ensartethed inden for samme tidsramme.

Potentielle negative virkninger (kræver opmærksomhed)

Erosion af ildfast materialeDen højhastighedsstrøm af opstigende bobler og den intense konvektion, de inducerer, kan forårsage stærkere erosion og korrosion af tankbunden og sidevæggenes ildfaste materialer, hvilket forkorter ovnens levetid. Dette kan også introducere erosionsprodukter i det smeltede glas og skabe nye kilder til inhomogenitet (sten, riller).

Forstyrrelse af strømningsmønstreHvis boblepunktets layout, boblestørrelse eller frekvens er dårligt designet, kan de forstyrre den oprindelige, gavnlige temperatur og naturlige strømningsfelter i smeltetanken. Dette kan skabe nye inhomogene områder eller hvirvler.

4. Vigtige kontrolparametre for bobleteknologi

Boblende positionTypisk i den sidste del af smeltezonen (hvorved det sikres, at råmaterialerne for det meste smeltes) og fineringszonen. Placeringen skal vælges for at optimere strømnings- og temperaturfelterne.

GasvalgMulighederne omfatter luft (billig, men stærke oxiderende egenskaber), nitrogen (inert) og inerte gasser som argon (bedste inertitet, men dyr). Valget afhænger af glassets sammensætning, redoxtilstand og omkostninger.

BoblestørrelseDet ideelle er at producere større bobler (fra flere millimeter til centimeter i diameter). Små bobler stiger langsomt op, har en svag sugeeffekt og kan være svære at udstøde, hvilket kan blive til defekter. Boblestørrelsen styres af dysens design og gastrykket.

BoblefrekvensPeriodisk bobling (f.eks. hvert par minutter) er ofte mere effektivt end kontinuerlig bobling. Det skaber stærke forstyrrelser, samtidig med at det giver tid til, at boblerne kan blive udstødt, og glasset kan stabilisere sig. Intensiteten (gasstrømningshastighed og tryk) skal tilpasses glassets dybde og viskositet.

Layout af boblepunktVed at arrangere flere rækker i et forskudt mønster, der dækker hele tankens bredde, sikres det, at konvektionen når alle hjørner og forhindrer "døde zoner". Afstanden skal optimeres.

GasrenhedUrenheder som fugt eller andre gasser skal undgås for at forhindre nye problemer.

Afslutningsvis er bobling en afgørende teknologi, der injicerer gas i smeltet glas for at skabe stærk vertikal cirkulation og omrøring. Dette accelererer ikke kun den interne fineringsproces betydeligt, hvilket hjælper små og store bobler med at smelte sammen og blive udstødt, men bryder også effektivt kemiske og termisk inhomogene lag og eliminerer døde strømningszoner. Følgelig forbedrer det homogeniseringseffektiviteten og kvaliteten af ​​glasset betydeligt. Streng kontrol over nøgleparametre såsom gasvalg, position, frekvens og boblestørrelse er dog afgørende for at undgå at introducere nye bobledefekter, forværre ildfast erosion eller forstyrre det oprindelige strømningsfelt. Derfor er bobling, selvom det har potentielle ulemper, en nøgleteknologi, der kan optimeres for at forbedre glasfremstilling betydeligt.