Numerical investigation of the cooling zone of a container glass annealing furnace

Name: Numerical investigation of the cooling zone of a container glass annealing furnace
Author: Aşık, Oğuzhan

İsim	Numerical investigation of the cooling zone of a container glass annealing furnace
Yazar	Aşık, Oğuzhan
Basım Tarihi:	2024
Konu	Mechanical engineering, Furnaces, Design and construction, Glass, Heat treatment, Mechanical properties, Thermal properties, Simulated annealing (Mathematics)
Tür	Belge
Dil	İngilizce
Dijital	Evet
Yazma	Hayır
Kütüphane:	Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası	9b63f521-25a1-43a0-a9e3-180f6f3427fb
Lokasyon	Department of Mechanical Engineering
Tarih	2024
Örnek Metin	Annealing, a crucial heat treatment process in the glass manufacturing industry, aims to alleviate the residual thermal stresses induced during the rapid cooling of glass following the forming stage. In the production of container glass, continuous annealing furnaces are employed for this process, consisting of distinct zones tailored to meet specific process requirements. The initial segment of the furnace, the upstream heating zone, is responsible for raising the glassware's temperature to the annealing point. After the heating zone, multiple cooling zones gradually lower the temperature of the glass objects under precise control. To enhance convective cooling rates and ensure uniform air temperatures within the furnace, circulation fans are typically installed in the cooling zones. This study focuses on numerically investigating the influence of circulation airflow rates, namely 0.6(m^3)s, 0.8(m^3)s, and 1(m^3)s, on the cooling performance within an industrial-scale continuous container glass annealing furnace. Two separate solvers are employed in an iterative approach. One solver addresses transient heat conduction within the glass bottles, utilizing radiative and convective heat fluxes as boundary conditions. The other solver is focused on solving the steady convection pattern inside the furnace. Results showed that increasing the circulation fan flow rate enhances the convective heat transfer inside the zone and increases the cooling rate of moving glass bottles. Moreover, increasing the fan flow rate also resulted in a more uniform cooling behavior in glass indicating a reduction in the residual thermal stress levels., Cam üretim endüstrisinde önemli bir ısıl işlem süreci olan tavlama, camın şekillendirme aşamasını takiben hızlı soğutma sürecinden kaynaklanan kalıntı termal gerilmeleri hafifletmeyi amaçlar. Konteyner cam üretiminde, bu süreç için sürekli tavlama fırınları kullanılır ve belirli işlem gereksinimlerini karşılamak üzere uyarlanmış farklı bölgelerden oluşur. Fırının ilk bölümü olan ısıtma bölgesi, cam eşyaların sıcaklığını tavlama noktasına çıkarmaktan sorumludur. Isıtma bölgesinden sonra, birden fazla soğutma bölgesi, cam nesnelerinin sıcaklığını hassas kontrol altında aşamalı olarak düşürür. Fırın içinde konvektif soğutma hızlarını artırmak ve fırın içinde homojen hava sıcaklıklarını sağlamak için genellikle soğutma bölgelerine dolaşım fanları yerleştirilir. Bu çalışma, endüstriyel ölçekte bir sürekli konteyner cam tavlama fırını içinde dolaşım fanlarının hava akış hızlarının,bu projede kullanılan akış hızları 0.6(m^3)s, 0.8(m^3)s, ve 1(m^3)s, soğutma performansına olan etkisini sayısal olarak incelemektedir. İki ayrı çözücü, iteratif bir yaklaşım içinde kullanılmaktadır. Bir çözücü, cam şişeler içinde zamana bağlı ısı iletimini ele alır ve sınırlama koşulları olarak ışıma ve konvektif ısı akılarını kullanır. Diğer çözücü ise fırın içindeki kararlı haldeki konveksiyon dağılımını çözmeye odaklanmıştır. Sonuçlar, fanın akış hızının artırılmasının bölge içinde konvektif ısı transferini artırdığını ve hareket eden cam şişelerinin soğuma hızını artırdığını göstermiştir. Ayrıca, fan akış hızını artırmanın camda daha homojen bir soğuma davranışına yol açtığı göstermiştir.

Kaynağa git Özyeğin Üniversitesi

Aramaya Dön

Özyeğin Üniversitesi

Kaynağa git

Numerical investigation of the cooling zone of a container glass annealing furnace

Yazar Aşık, Oğuzhan

Basım Tarihi 2024

Konu Mechanical engineering, Furnaces, Design and construction, Glass, Heat treatment, Mechanical properties, Thermal properties, Simulated annealing (Mathematics)

Tür Belge

Dil İngilizce

Dijital Evet

Yazma Hayır

Kütüphane Özyeğin Üniversitesi

Kayıt Numarası 9b63f521-25a1-43a0-a9e3-180f6f3427fb

Lokasyon Department of Mechanical Engineering

Tarih 2024

Örnek Metin Annealing, a crucial heat treatment process in the glass manufacturing industry, aims to alleviate the residual thermal stresses induced during the rapid cooling of glass following the forming stage. In the production of container glass, continuous annealing furnaces are employed for this process, consisting of distinct zones tailored to meet specific process requirements. The initial segment of the furnace, the upstream heating zone, is responsible for raising the glassware's temperature to the annealing point. After the heating zone, multiple cooling zones gradually lower the temperature of the glass objects under precise control. To enhance convective cooling rates and ensure uniform air temperatures within the furnace, circulation fans are typically installed in the cooling zones. This study focuses on numerically investigating the influence of circulation airflow rates, namely 0.6(m^3)s, 0.8(m^3)s, and 1(m^3)s, on the cooling performance within an industrial-scale continuous container glass annealing furnace. Two separate solvers are employed in an iterative approach. One solver addresses transient heat conduction within the glass bottles, utilizing radiative and convective heat fluxes as boundary conditions. The other solver is focused on solving the steady convection pattern inside the furnace. Results showed that increasing the circulation fan flow rate enhances the convective heat transfer inside the zone and increases the cooling rate of moving glass bottles. Moreover, increasing the fan flow rate also resulted in a more uniform cooling behavior in glass indicating a reduction in the residual thermal stress levels., Cam üretim endüstrisinde önemli bir ısıl işlem süreci olan tavlama, camın şekillendirme aşamasını takiben hızlı soğutma sürecinden kaynaklanan kalıntı termal gerilmeleri hafifletmeyi amaçlar. Konteyner cam üretiminde, bu süreç için sürekli tavlama fırınları kullanılır ve belirli işlem gereksinimlerini karşılamak üzere uyarlanmış farklı bölgelerden oluşur. Fırının ilk bölümü olan ısıtma bölgesi, cam eşyaların sıcaklığını tavlama noktasına çıkarmaktan sorumludur. Isıtma bölgesinden sonra, birden fazla soğutma bölgesi, cam nesnelerinin sıcaklığını hassas kontrol altında aşamalı olarak düşürür. Fırın içinde konvektif soğutma hızlarını artırmak ve fırın içinde homojen hava sıcaklıklarını sağlamak için genellikle soğutma bölgelerine dolaşım fanları yerleştirilir. Bu çalışma, endüstriyel ölçekte bir sürekli konteyner cam tavlama fırını içinde dolaşım fanlarının hava akış hızlarının,bu projede kullanılan akış hızları 0.6(m^3)s, 0.8(m^3)s, ve 1(m^3)s, soğutma performansına olan etkisini sayısal olarak incelemektedir. İki ayrı çözücü, iteratif bir yaklaşım içinde kullanılmaktadır. Bir çözücü, cam şişeler içinde zamana bağlı ısı iletimini ele alır ve sınırlama koşulları olarak ışıma ve konvektif ısı akılarını kullanır. Diğer çözücü ise fırın içindeki kararlı haldeki konveksiyon dağılımını çözmeye odaklanmıştır. Sonuçlar, fanın akış hızının artırılmasının bölge içinde konvektif ısı transferini artırdığını ve hareket eden cam şişelerinin soğuma hızını artırdığını göstermiştir. Ayrıca, fan akış hızını artırmanın camda daha homojen bir soğuma davranışına yol açtığı göstermiştir.