玻璃电熔窑工作模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃电熔窑工作模拟方法及其应用，所述玻璃电熔窑工作模拟方法基于fluent软件，包括如下步骤：建立玻璃液几何模型，划分网格，电极面与附近相邻绝缘的耐火材料区域划出明显的分界线，以便添加电场模块；根据生产实际情况，设置边界条件，其中电极面添加电压边界条件；模拟玻璃液的温度场、流动场和电场，得到炉窑内不同区域的玻璃液温度场分布、空间火焰温度场分布和速度场分布情况；初始玻璃液面温度分布采用山形温度制度，最终曲线根据模拟耦合并经曲线拟合得出，利用用户自定义函数导入计算；玻璃液随温度变化的电导率曲线、粘度曲线和导热系数事先进行测量，通过自定义函数导入模型。本发明专利技术低成本解析电熔窑工作原理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及玻璃电熔窑原理
，尤其涉及一种玻璃电熔窑工作模拟方法及 其应用。
技术介绍
TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)式显示屏是各类笔记本电脑和台式机 上的主流显示设备，因此TFT液晶玻璃基板需求量较大。制备TFT液晶玻璃基板的通常炉型 为5-30吨/天，TFT液晶玻璃基板的厚度一般为0.3mm-0.7mm，是一种高强高硬材料，成分中 不含碱，玻璃熔化温度不低于在1580°C，不含铁等着色粒子，无色高透过率，高温电导率很 低。在液晶玻璃基板制程中，窑炉熔化池是对玻璃进行熔化的设备。火焰燃烧能够熔化配合 料，加热熔化池上部玻璃液的温度，电熔进一步提高玻璃内部温度。 在常规玻璃生产越来越过剩的时代，利用电熔窑炉生产特种玻璃是一种大的趋 势，但是电熔窑炉生产难度很大，存在大量无法生产出合格产品的电熔窑炉。随着计算流体 力学(CFD)和电子计算机技术的发展，利用数值模拟的方法对玻璃窑炉进行仿真研究正越 来越受到人们的重视，也取得了很大的进步，利用数值模拟的方法，对玻璃窑炉生产工艺进 行优化也正在被越来越多的人研究，特别是进行电熔窑炉的数值模拟正越来越受到重视。 分析研究TFT玻璃电熔窑的设计原理以及工艺运行原理，原来都是工艺人员长期 经验的积累，需要经历在生产线上长期的实践才能摸索出来，摸索其间一搬都没有良品，具 有很大的资金成本和时间成本。 在工程应用中要确定合适的炉型和最优化窑炉的能量分配方式并不是个简单的 问题，还需要根据窑炉类型、温度场分布等条件进行分析计算。通常进行玻璃电熔窑数学模拟，都需要依靠国外的相关公司，他们都有自己设计 的专业软件。采用国外的软件培训麻烦，软件成本高，服务成本也高，应用范围小，并且有大 量不成熟的地方，用户之间缺少交流。另外一些公司直接购买服务，提供模型和边界条件， 让国外专业模拟公司进行相应的模拟，通常需要经过好几轮的模拟，每一次都应经过报价， 谈判等程序，时间长，程序复杂，交流也不方面，成本也非常高昂。大部分的公司基本不做模 拟，对相关熔窑的原理掌握很少，全靠实践经验积累，需要长时间的摸索，许多电熔窑炉长 期无法正常生产。 目前也有应用fluent软件进行玻璃熔窑燃烧空间数学模拟，但是效果不太理想， 不能满足TFT液晶玻璃基板的高要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种，主要目的 是低成本解析电熔窑工作原理。 为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案： -方面，本专利技术实施例提供了一种玻璃电恪窑工作模拟方法，所述方法基于 fluent软件，包括如下步骤： 以玻璃热工窑炉为原型建立玻璃液几何模型，划分网格，所述模型和网格中，电极 面与相邻绝缘的耐火材料区域划出分界线，以便添加电场模块； 根据生产实际情况，对接触玻璃液的各部位设置边界条件，其中电极面添加电压 边界条件； 模拟玻璃液的温度场、流动场和电场，得到炉窑内不同区域的玻璃液温度场分布、 空间火焰温度场分布和速度场分布情况； 初始玻璃液面温度分布采用山形温度制度，最终曲线根据模拟耦合并经曲线拟合 得出，利用用户自定义函数导入计算;玻璃液随温度变化的电导率曲线、粘度曲线和导热系 数事先进行测量，通过自定义函数导入模型。 作为优选，玻璃液采取k-ε模型湍流模型，辐射传热采用D0模型，电加热采用电磁 模型。 作为优选，使用ANSYS ICEM-Cro划分网格。 作为优选，玻璃液边界条件设定如下:玻璃液入口类型为速度入口类型，出口为压 力出口类型;玻璃液面温度分布采用山形温度制度，依据经验及工艺要求制定数据，之后通 过热耦合逐步改变，利用曲线拟合工具进行拟合，得到热流量分布函数，用UDF(用户自定义 函数)给出;壁面采用热流边界条件;电极采用指定电压边界条件。 作为优选，壁面采用恒温边界条件，温度为1800K。作为优选，玻璃液入口的质量流入口速度330kg/h ;出口为压力出口，压力为 20000pa〇 作为优选，依据TFT窑炉玻璃液最高温度不低于1580 °C的要求，制定了玻璃液最高 温度在1590±10°C，依据山型温度制度以及窑炉的特点，最高温度定在窑炉2/3位置处，依 据火焰空间现场测定数据进行料山泡沫线，玻璃液表面温度的边界条件设定。 作为优选，泡界线位于热点前10cm〇 另一方面，本专利技术实施例提供了一种上述实施例所述的玻璃电熔窑工作模拟方法 在优化窑炉设计和/或优化玻璃生产工艺中的应用。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术实施例的本专利技术使用一种常规的软件fluent，实现专业软件同样的功能。 以数值模拟为手段，结合玻璃液的性质，以及生产实际经验，更好的研究TFT玻璃电熔窑的 基本原理。本专利技术要解决的技术问题是使用一种常规软件，提供一种通过计算机数值模拟 的方法，研究TFT玻璃电熔窑的基本原理的方法，优化温度场和玻璃液的流场分布。得出一 种可靠的窑炉设计优化依据，可靠的玻璃窑炉能量的分配方法，以及日常的工艺控制原则， 能够提高能量利用率，节省玻璃生产成本，降低工艺控制难度。本专利技术的有益成果就是投资 少、成本低、可靠性强、易于操作。【附图说明】图1为本专利技术实施例的流程示意图。图2为本专利技术实施例玻璃液空间模型及网格三维图。图3为本专利技术实施例的玻璃液空间电极截面温度分布图。 图4为本专利技术实施例的玻璃液空间电极截面速度分布图。 图5为本专利技术实施例的玻璃液空间电极截面速度矢量分布图。 图6为本专利技术实施例的玻璃液空间中截面温度分布图。图7为本专利技术实施例的玻璃液空间中截面速度分布图。图8为本专利技术实施例的玻璃液空间中截面速度矢量分布图。图9为本专利技术实施例的玻璃液三维空间流线图。图10为本专利技术实施例的玻璃液三维空间电流密度分布图。图11为本专利技术实施例的玻璃液三维空间电场强度分布图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。在 下述说明中，不同的"一实施例"或"实施例"指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施 例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。 图1为本专利技术实施例的的流程示意图。参见图 1，玻璃电熔窑工作模拟方法，该模拟方法基于fluent软件，包括如下步骤： 以玻璃热工窑炉为原型建立玻璃液几何模型，划分网格，所述模型和网格中，电极 面与相邻绝缘的耐火材料区域划出分界线，以便添加电场模块； 根据生产实际情况，对接触玻璃液的各部位设置边界条件，其中电极面添加电压 边界条件； 模拟玻璃液的温度场、流动场和电场，得到炉窑内不同区域的玻璃液温度场分布、 空间火焰温度场分布和速度场分布情况； 初始玻璃液面温度分布采用山形温度制度，最终曲线根据模拟耦合并经曲线拟合 得出，利用用户自定义函数导入计算;玻璃液随温度变化的电导率曲线、粘度曲线和导热系 数事先进行测量，通过自定义函数导入模型。 本专利技术实施例通过常规的软件fluent实现专业软件同样的功能。在模拟的基础上 逐步优化设计方案，调整总能量以及能量分配，以当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃电熔窑工作模拟方法，所述方法基于fluent软件，其特征在于，包括如下步骤：以玻璃热工窑炉为原型建立玻璃液几何模型，划分网格，所述模型和网格中，电极面与相邻绝缘的耐火材料区域划出分界线，以便添加电场模块；根据生产实际情况，对接触玻璃液的各部位设置边界条件，其中电极面添加电压边界条件；模拟玻璃液的温度场、流动场和电场，得到炉窑内不同区域的玻璃液温度场分布、空间火焰温度场分布和速度场分布情况；初始玻璃液面温度分布采用山形温度制度，最终曲线根据模拟耦合并经曲线拟合得出，利用用户自定义函数导入计算；玻璃液随温度变化的电导率曲线、粘度曲线和导热系数事先进行测量，通过自定义函数导入模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚国进，姜文成，何邦明，闫冬成，王丽红，
申请(专利权)人：芜湖东旭光电装备技术有限公司，东旭科技集团有限公司，东旭集团有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34