Wärmeübertragung in Schmelzwannen der Glasfaserproduktion

Christian Buhl

doi:10.51202/9783690300360

Zusammenfassung

Die Herstellung von Glas und Glasfasern gehört zu den energieintensiven Industrien. Die Verbesserung dieser Prozesse führt somit direkt zur Reduktion der eingesetzten Energie und des ausgestoßenen CO2. In dieser Arbeit wird ein analytisches Modell zur Beschreibung der Glasfaserherstellung mittels Indirectmelt-Verfahren entwickelt. Das Modell setzt sich aus elektrischen, thermodynamischen und thermischen Teilmodellen zusammen. Das elektrische Modell beschreibt die in den Prozess eingebrachte elektrische Leistung sowie den Gesamtwiderstand des untersuchten Düsenkastens. Darauf aufbauend werden die Wärmeübertragungsmechanismen Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung in einem thermischen Modell betrachtet. Dieses liefert die Verlustwärmeströme, die bei der Herstellung von Glasfasern auftreten. Zusammen mit dem Energiestrom des produzierten Glases aus dem thermodynamischen Modell wird eine Energiebilanz des Herstellungsprozesses aufgestellt. Es zeigt sich, dass nur etwa 38 % der zugeführten Leistung zum Verflüssigen und Temperieren des Glases benötigt werden. Die übrige Energie wird in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Aufgrund der hohen Prozesstemperaturen spielt die Wärmeübertragung durch Strahlung eine entscheidende Rolle. Das in dieser Arbeit entwickelte Modell bildet den untersuchten Herstellungsprozess mit einer hohen Genauigkeit energetisch ab.

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Bibliographische Angaben

Erscheinungsjahr: 2025
Erscheinungsdatum: 28.01.2025
ISBN-Print: 978-3-69030-036-0
ISBN-Online: 978-3-69030-036-0
Verlag: TEWISS, Garbsen
Sprache: Deutsch
Seiten: 138
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff Seiten I - XXII
1 Einleitung und Motivation Kein Zugriff Seiten 1 - 2
1. 2.1 Begriffsklärung des Feststoffes Glas Kein Zugriff
2. 2.2 Bedeutung von Glas als Rohstoff Kein Zugriff
3. 2.3 Verfahren der Glasherstellung Kein Zugriff
4. 2.4 Düsenziehverfahren - Herstellung von Glasfasern Kein Zugriff
5. 2.5 Energetische Betrachtung der Glasherstellung Kein Zugriff
6. 2.6 Modellierung der Glasfaserherstellung Kein Zugriff
7. 2.7 Forschungslücke und Ziele dieser Arbeit Kein Zugriff
1. 3.1 Elektrotechnik Kein Zugriff
2. 3.2 Thermodynamik Kein Zugriff
3. 3.3 Wärmeübertragung Kein Zugriff
4. 3.4 Statistische Grundlagen Kein Zugriff
5. 3.5 Stoffeigenschaften technischer Gläser Kein Zugriff
6. 3.6 Stoffeigenschaften von Platin-Rhodium-Legierungen Kein Zugriff
7. 3.7 Weitere Stoffdaten Kein Zugriff
1. 4.1 Aufbau des untersuchten Düsenkastens Kein Zugriff
2. 4.2 Temperaturmessungen am Düsenkasten Kein Zugriff
3. 4.3 Elektrisches Modell des Düsenkastens Kein Zugriff
4. 4.4 Berechnung des Glasenthalpiestroms Kein Zugriff
5. 4.5 Modellierung der Wärmeleitung Kein Zugriff
6. 4.6 Modellierung des Wärmeübergangs Kein Zugriff
7. 4.7 Modellierung der Wärmestrahlung Kein Zugriff
8. 4.8 Zusammenfassung der Modellbildung Kein Zugriff
1. 5.1 Temperaturmessungen an der Schmelzwanne Kein Zugriff
2. 5.2 Elektrisches Modell eines Düsenkastens Kein Zugriff
3. 5.3 Zunahme des Glasenthalpiestroms Kein Zugriff
4. 5.4 Wärmeleitung durch die Seitenbereiche der Schmelzwanne Kein Zugriff
5. 5.6 Wärmestrahlung Kein Zugriff
6. 5.7 Zusammenfassung der Ergebnisse Kein Zugriff
7. 5.8 Diskussion der Ergebnisse Kein Zugriff
6 Fazit und Ausblick Kein Zugriff Seiten 117 - 118
Literatur Kein Zugriff Seiten 119 - 138