ziņas

Burbuļošana, kritiski svarīga un plaši izmantota metode piespiedu homogenizācijā, būtiski un sarežģīti ietekmē kausēta stikla dzidrināšanas un homogenizācijas procesus. Šeit ir sniegta detalizēta analīze.

1. Burbuļošanas tehnoloģijas princips

Burbuļošana ietver vairāku burbuļu rindu (sprauslu) uzstādīšanu kausēšanas krāsns apakšā (parasti kausēšanas zonas otrajā daļā vai dzidrināšanas zonā). Augstas temperatūras izkausētajā stiklā periodiski vai nepārtraukti tiek ievadīta īpaša gāze, parasti saspiests gaiss, slāpeklis vai inerta gāze. Gāze izplešas un paceļas cauri izkausētajam stiklam, radot augošu burbuļu kolonnas.

2. Burbuļošanas ietekme uz dzidrināšanas procesu (galvenokārt pozitīva)

Burbuļošana galvenokārt palīdz noņemt gāzes burbuļus, tādējādi dzidrinot stiklu.

Burbuļu noņemšanas veicināšana

Sūkšanas efektsZema spiediena zona veidojas lielo, augšupejošos burbuļu ietekmē, radot "sūknēšanas efektu". Tas efektīvi iesūc, savāc un sapludina sīkus mikroburbuļus no apkārtējā izkausētā stikla, nogādājot tos virspusē izspiedšanai.

Samazināta gāzes šķīdībaIevadītā gāze, īpaši inertā gāze, var atšķaidīt izkausētajā stiklā izšķīdušās gāzes (piemēram, SO₂, O₂, CO₂), samazinot to parciālo spiedienu. Tas atvieglo izšķīdušo gāzu izšķīšanu augšupejošajos burbuļos.

Samazināta lokālā pārsātināšanāsAugošie burbuļi nodrošina gatavu gāzes un šķidruma saskarni, kas atvieglo pārsātināto izšķīdušo gāzu izšķīšanu un difundēšanu burbuļos.

Saīsināts sodīšanas ceļšAugošās burbuļu kolonnas darbojas kā "ātrās sliedes", paātrinot izšķīdušo gāzu un mikroburbuļu migrāciju virsmas virzienā.

Putu slāņa pārrāvumsVirsmas tuvumā augoši burbuļi palīdz sašķelt blīvo putu slāni, kas var kavēt gāzu izplūdi.

Iespējamās negatīvās sekas (nepieciešama kontrole)

Jaunu burbuļu ieviešanaJa burbuļošanas parametri (gāzes spiediens, frekvence un tīrība) netiek pareizi kontrolēti vai ja sprauslas ir aizsērējušas, procesā var rasties nevēlami jauni, mazi burbuļi. Ja šos burbuļus nevar noņemt vai izšķīdināt turpmākajā dzidrināšanā, tie kļūst par defektiem.

Nepareiza gāzes izvēleJa iesmidzinātā gāze nelabvēlīgi reaģē ar izkausēto stiklu vai izšķīdušajām gāzēm, tā var radīt grūtāk noņemamas gāzes vai savienojumus, kas kavē dzidrināšanas procesu.

3. Burbuļošanas ietekme uz homogenizācijas procesu (galvenokārt pozitīva)

Burbuļošana ievērojami uzlabo maisījuma sajaukšanos un homogenizāciju.kausēts stikls.

Uzlabota konvekcija un maisīšana

Vertikālā cirkulācijaBurbuļu kolonnām paceļoties, to zemais blīvums salīdzinājumā ar izkausēto stiklu rada spēcīgu augšupvērstu plūsmu. Lai papildinātu paceļamo stiklu, apkārtējais un apakšējais stikls plūst horizontāli burbuļu kolonnas virzienā, radot spēcīguvertikālā cirkulācijavaikonvekcijaŠī piespiedu konvekcija ievērojami paātrina izkausētā stikla horizontālo sajaukšanos.

Bīdes sajaukšanaĀtruma atšķirība starp augošajiem burbuļiem un apkārtējo izkausēto stiklu rada bīdes spēkus, veicinot difūzu sajaukšanos starp blakus esošajiem stikla slāņiem.

Saskarnes atjaunošanaPieaugošo burbuļu radītā sajaukšanās nepārtraukti atsvaidzina saskares virsmas starp dažādu sastāvu stikliem, uzlabojot molekulārās difūzijas efektivitāti.

Stratifikācijas un svītru traucējumi

Spēcīga konvekcija efektīvi sadalāsķīmiskā vai termiskā stratifikācijaunsvītrasko izraisa blīvuma atšķirības, temperatūras gradienti vai nevienmērīga padeve. Tas iekļauj šos slāņus galvenajā plūsmā sajaukšanai.

Tas ir īpaši noderīgi, lai novērstu"mirušās zonas"tvertnes apakšā, samazinot kristalizāciju vai smagu nehomogenitāti, ko izraisa ilgstoša stagnācija.

Uzlabota homogenizācijas efektivitāte

Salīdzinot ar dabisko konvekciju vai temperatūras gradienta plūsmām, burbuļošanas radītajai piespiedu konvekcijai irlielāks enerģijas blīvums un plašāka sasniedzamībaTas ievērojami saīsina laiku, kas nepieciešams, lai sasniegtu vēlamo homogenitātes līmeni vai panāktu augstāku vienmērīgumu tajā pašā laika posmā.

Iespējamās negatīvās sekas (nepieciešama uzmanība)

Ugunsizturīgu materiālu erozijaLielā ātruma burbuļu plūsma augšup un to izraisītā intensīvā konvekcija var izraisīt spēcīgāku tvertnes dibena un sānu sienu ugunsizturīgo materiālu eroziju un koroziju, saīsinot krāsns kalpošanas laiku. Tas var arī ievadīt erozijas produktus izkausētajā stiklā, radot jaunus nehomogenitātes avotus (akmeņus, svītras).

Plūsmas modeļu traucējumiJa burbuļošanas punkta izkārtojums, burbuļu izmērs vai biežums ir slikti izstrādāts, tie var traucēt sākotnējo, labvēlīgo temperatūru un dabiskos plūsmas laukus kausēšanas tvertnē. Tas var radīt jaunus nehomogēnus reģionus vai virpuļus.

4. Burbuļošanas tehnoloģijas galvenie vadības parametri

Burbuļošanas pozīcijaParasti kausēšanas zonas otrajā daļā (nodrošinot, ka izejvielas lielākoties ir izkusušas) un dzidrināšanas zonā. Pozīcija jāizvēlas tā, lai optimizētu plūsmas un temperatūras laukus.

Gāzes izvēleIespējas ietver gaisu (zema cena, bet spēcīgas oksidējošas īpašības), slāpekli (inertu) un inertas gāzes, piemēram, argonu (vislabākā inertitāte, bet dārga). Izvēle ir atkarīga no stikla sastāva, redoksstāvokļa un izmaksām.

Burbuļa izmērsIdeālā gadījumā ir jārada lielāki burbuļi (no vairākiem milimetriem līdz centimetriem diametrā). Mazi burbuļi lēnām ceļas augšup, tiem ir vāja sūkšanas iedarbība un tos var būt grūti izspiest, radot defektus. Burbuļu izmēru kontrolē sprauslas konstrukcija un gāzes spiediens.

Burbuļošanas frekvencePeriodiska burbuļošana (piemēram, reizi dažās minūtēs) bieži vien ir efektīvāka nekā nepārtraukta burbuļošana. Tā rada spēcīgus traucējumus, vienlaikus dodot laiku burbuļu izvadīšanai un stikla stabilizēšanai. Intensitātei (gāzes plūsmas ātrumam un spiedienam) jābūt saskaņotai ar stikla biezumu un viskozitāti.

Burbuļojošā punkta izkārtojumsVairāku rindu izvietojums šahveida rakstā, kas aptver visu tvertnes platumu, nodrošina, ka konvekcija sasniedz visus stūrus, novēršot "mirušās zonas". Atstatums ir jāoptimizē.

Gāzes tīrībaLai novērstu jaunas problēmas, jāizvairās no tādiem piemaisījumiem kā mitrums vai citas gāzes.

Noslēgumā jāsaka, ka burbuļošana ir būtiska tehnoloģija, kas ievada gāzi izkausētā stiklā, lai radītu spēcīgu vertikālu cirkulāciju un maisīšanu. Tas ne tikai ievērojami paātrina iekšējo dzidrināšanas procesu, palīdzot maziem un lieliem burbuļiem saplūst un tikt izspiestiem, bet arī efektīvi sadala ķīmiskos un termiskos nehomogēnos slāņus un novērš plūsmas mirušās zonas. Līdz ar to tas ievērojami uzlabo stikla homogenizācijas efektivitāti un kvalitāti. Tomēr stingra kontrole pār galvenajiem parametriem, piemēram, gāzes izvēli, pozīciju, frekvenci un burbuļu izmēru, ir būtiska, lai izvairītos no jaunu burbuļu defektu rašanās, ugunsizturīgo materiālu erozijas pasliktināšanās vai sākotnējā plūsmas lauka traucēšanas. Tāpēc, lai gan tai ir potenciāli trūkumi, burbuļošana ir galvenā tehnoloģija, ko var optimizēt, lai ievērojami uzlabotu stikla ražošanu.