基于ANSYS Workbench 熱分析玻璃熔窯烤窯時的碹頂

2020-01-07 來源：玻璃雜志

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　　ANSYS Workbench具有強大的結(jié)構(gòu)、流體、熱、電磁及其相互耦合分析功能。其中的熱分析遵循能量守恒定律的平衡方程，用于計算系統(tǒng)或部件的溫度分布及其他熱物理參數(shù)，為研究玻璃熔窯烤窯時鋪設(shè)臨時隔熱材料陶瓷纖維氈對碹頂硅磚的影響，本文基于ANSYS Workbench熱分析軟件，選取不同厚度的陶瓷纖維氈計算碹頂?shù)臏囟确植迹靖G升溫時瞬態(tài)產(chǎn)生的熱變形和熱應(yīng)力進行分析，以優(yōu)化烤窯方案。

　　針對一座玻璃熔窯碹頂穩(wěn)態(tài)條件下的傳熱計算。碹頂跨度為4.8 m，碹升高為0.6 m，碹頂所用硅磚的厚度為0.3 m，陶瓷纖維氈厚度為50～150 mm。因硅磚在350℃溫度時的膨脹曲線斜率非常大，膨脹變化較多，內(nèi)壁溫度選為350℃?？靖G方式為熱風烤窯，升溫速率較快，窯爐內(nèi)部溫度整體易于均勻。玻璃熔窯碹頂熱分析：碹頂熱分析模擬計算利用ANSYS Workbench軟件包括3個過程：①前處理。創(chuàng)建幾何模型并劃分網(wǎng)格；②加載和求解。施加材料載荷、邊界條件并求解計算；③后處理?；緮?shù)據(jù)和導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

　　后處理分析：（1）穩(wěn)態(tài)傳熱分析，表1是不同陶瓷纖維氈厚度的碹頂溫度變化。（2）瞬態(tài)傳熱分析，碹頂烤窯對升溫瞬態(tài)的變形與應(yīng)力對烤窯質(zhì)量有一定的影響。圖1、圖2為碹頂處于350℃條件下瞬態(tài)加熱時所產(chǎn)生的變形圖及相應(yīng)的應(yīng)力分布。

　　表1不同陶瓷纖維氈厚度的碹頂溫度變化

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　　圖1碹頂瞬態(tài)變形圖..

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　　圖2碹頂瞬態(tài)應(yīng)力分布

　　通過以上圖表分析得出：

　　（1）熱分析結(jié)果表明，硅磚碹頂外臨時鋪設(shè)隔熱材料陶瓷纖維氈的厚度選取100～150 mm保溫性較好。

　?。?）烤窯升溫中熱變形集中在碹頂中部，與實際情況相符。熱應(yīng)力集中在碹頂兩側(cè)底部，碹角頂鐵與碹角磚的接觸面應(yīng)為斜面向上結(jié)構(gòu)。用ANSYS Workbench軟件進行玻璃熔窯碹頂?shù)臒岱治鍪且环N較為簡便有效的方法，可優(yōu)化烤窯升溫方案。

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