摘要：推动硅酸盐材料制造过程的低碳排放对于实现碳达峰、碳中和总体战略目标意义重大。本工作以平板玻璃窑炉为基础,采用数值模拟方法开展氢能在玻璃窑炉中应用的基础研究。分析采用天然气/氢气混合燃料对玻璃窑炉燃烧空间温度场/速度场分布、燃烧生成烟气成分的影响,预测氢能在玻璃窑炉中应用的可行性。结果表明,采用天然气/氢气混合燃料为玻璃液熔化提供能量,可以保证玻璃窑炉温度制度稳定。采用天然气/氢气混合燃料供能,燃料燃烧速率加快,释放热量集中,掺氢体积比为20%及以上时,燃烧形成的火焰长度会明显缩短,而热烟气在窑炉内停留时间延长。对比基础窑炉,采用掺氢比例40%的燃料,窑炉总烟气排放质量减少了4.13%,CO_(2)排放质量减少了12.50%,烟气中NOx浓度由1093 mg·Nm^(–3)(干燥,8%O_(2)条件下)增加至1282 mg·Nm^(–3)(干燥,8%O_(2)条件下)。为推动氢能在硅酸盐制造领域的应用还需开展燃烧系统设计、耐火材料侵蚀等方面研究,以解决氢能在大型窑炉中应用存在的问题。

摘要：采用密度泛函理论(DFT)和从头算方法,在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上对反应HNO+O_2做了理论计算研究。优化得到了反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型以及相应的能量值、振动频率。通过分析反应路径的能量差异,以及异构化难易程度,发现HNO+O_2反应有2种产物通道:HOONO和HNO_3。其中过氧亚硝酸HOONO是主要产物,有3种稳定的构象。

摘要：应用FLUENT软件,对固相粉末法制备玻璃微珠的球化炉进行了模拟研究,分析了球化炉内的流场、温度场分布,并采用离散相模型计算了不同粒径的粉料颗粒在球化炉中的运动轨迹、温度变化情况,发现颗粒加热主要依赖于颗粒与火焰的对流换热。提出了采用球化指数来表征颗粒的球化程度,分析了不同粒径的粉料颗粒的球化指数分布,发现随着颗粒粒径增大,颗粒跟随性变差、热惯性增大,导致颗粒球化指数降低。

摘要：采用Glass Furnace Model软件,数值模拟分析了卡脖宽度对浮法玻璃熔窑能耗、玻璃液流动与温度分布的影响,以及熔窑熔化因子、澄清因子、均化因子等质量指标的变化规律。550t/d案例浮法熔窑模拟分析结果表明,卡脖由设计宽度4.0 m减小为2.5 m时,可提高熔化区、澄清区玻璃液温度10℃以上,实现熔窑单耗降低3%,熔化、澄清质量提高10%。因此,卡脖宽度的优化设计,是提高玻璃熔窑热效率、实现节能减排的有效手段。

摘要：建立了浮法工艺玻璃成形过程的玻璃带三维(3D)与Thin-Film模型,采用Ansys Polyflow软件对600 t/d锡槽内玻璃带成形过程进行了模拟研究,与3D模拟结果对比表明,Thin-Film模型可准确、高效地模拟玻璃带成形过程。根据玻璃带成形过程模拟结果,讨论了锡槽不同区域内玻璃带的成形状态,进一步模拟分析了玻璃带纵向与横向温度分布条件对不同厚度玻璃成形过程的影响,得到了4mm与10 mm浮法玻璃成形过程的较优成形温度条件。

摘要：采用数值模拟方法,对单个熔融玻璃粉料颗粒的恒温球化过程进行了模拟研究。应用FLUENT软件,结合流体体积法追踪颗粒球化过程的液滴界面,模拟得到了熔融玻璃粉料颗粒在表面张力作用下自然球化的演化过程。提出了以熔融液滴的表面积变化来表征球化进程,分析了恒温条件下,熔融液滴的初始球形度、体积、粘度、表面张力因素对液滴球化时间的影响,并根据模拟结果拟合得到了特征球化时间的经验公式。

摘要：对玻璃配合料预热技术进行了理论分析,并计算了配合料预热过程的热耗;利用GFM软件模拟分析了配合料预热技术对浮法玻璃窑炉能耗、熔化效果和玻璃液质量的影响。窑炉热平衡与数值模拟结果表明,利用烟气余热可将配合料预热至350~450℃,窑炉单耗降低15%,玻璃液质量指标提高10%,同时可以显著提高窑炉熔化能力。

摘要：利用GFM(Glass Furnace Model)软件,对瓶罐马蹄焰玻璃熔窑进行了数值建模,模拟研究了熔窑池底多排鼓泡技术的应用效果。根据熔化部池底设置1~3排池底鼓泡工况下的GFM模拟结果,分析了池底多排鼓泡技术对熔窑内玻璃液温度与液流分布、热效率及玻璃液质量的影响,发现池底多排鼓泡技术对提高熔窑热效率、玻璃液质量以及熔化率具有显著作用。

摘要：数值模拟在玻璃熔窑结构设计、优化操作、节能减排等方面具有重要意义,一般采用昂贵的商业计算流体力学(CFD)软件进行玻璃熔窑的模拟研究。近年来,开源CFD软件发展迅速,其应用性与可靠性可与商业软件媲美,且具有代码公开、模型扩展容易、算法可控以及免费的优点。本文基于OpenFOAM软件,利用系列开源软件完成了玻璃熔窑的几何建模、网格划分、模拟计算、后处理工作,提出了玻璃熔窑低成本仿真模拟的实现方案,并与商业软件模拟结果进行了对比,预测了开源软件在工业过程模拟中应用前途。

摘要：使用LAMMPS软件,采用Buckingham势函数,通过分析偏径向分布函数、键角分布函数、配位数、氧种类和弹性模量,模拟研究混合碱土金属对无碱硼铝硅酸盐玻璃的微观结构和力学性质的影响。研究发现:O-Si和O-Al的配位数主要为四配位,O-Al存在少量的高配位;O-B配位数主要为三配位,存在少量的四配位。随着Ca/Mg比的降低,O-B三配位含量增加,四配位含量降低;O-Al五配位含量先降低后增加,四配位含量先增加后降低;桥氧含量降低,非桥氧含量增加;弹性模量和剪切模量呈现先降低后增加的趋势。