Файл: Производство стеклянных волокон и тканей..pdf

Создание небольших по размерам сосудов и экономия платино-

наблюдаются следующие отрицательные явления: 1) образующиеся на фильерах капли, диаметр которых больше диаметра фильер,

При уплотненном расположении фильер, так же как в случае увеличения расхода стекломассы через фильеры, возрастает коли­

сохраняется неизменным, то интенсивность охлаждения каждой от­ дельной луковицы снижается и проявляются отмеченные выше от­ рицательные явления. Чтобы избежать их, необходимо либо сни­ зить температуру стекломассы, либо предусмотреть отбор избытка тепла. Нормальная заправка волокон достигается при снижении температуры стекломассы на 30—40 °С, расход стекломассы при этом значительно уменьшается и эффект повышения съема стек­ ломассы с единицы площади фильерной пластины от уплотненного расположения фильер становится менее существенным. Кроме того,

цию процесса. Таким образом, уплотнение фильер без дополнитель­ ного отбора тепла рационально только до тех пор, пока экономи­ ческий эффект от уменьшения площади сосуда и сокращения расхода платинородиевого сплава не подавляется снижением производительности электропечи.

Фильеры на фильерной пластине группируются в продольные и поперечные ряды. Поскольку сосуды имеют удлиненную форму, без дополнительных охлаждающих устройств наиболее рациональ­ но размещать их в продольные ряды. Исходя из симметрии и ин­ тенсивности охлаждения, наилучшим следует считать расположе­ ние фильер в один ряд. Если при двух продольных рядах фильер они одинаково несимметрично разогреваются, то уже при трех ря­ дах центральный ряд фильер разогревается несколько больше.

Рассмотрим влияние условий охлаждения стекломассы в подфильерной зоне на производительность установок, коэффициент полезного времени Кл. в их работы и обрывность волокон для

Интенсивность охлаждения стекломассы в зоне формования оценивалась по расходу стекломассы через одну фильеру при тех­ нологических режимах работы установки, обеспечивающих ее мак-

123

симальную производительность.

Температура стекломассы на выходе из фильер может быть выравнена при уменьшении длины фильер в поперечных рядах от центра к краям, при этом интенсивность охлаждения стекломассы и производительность установки возрастают.

г

Рис. 8.4. Стеклоплавильный сосуд с 4-рядным расположением фильер:

/ — фильерная пластина; 2 — фильера.

В некоторой степени выравнивает разогрев стекломассы увели­ чение расстояния между поперечными рядами.

Если фильеры располагают в шесть и более рядов, то наиболее рациональной оказывается группировка их в поперечные одиноч­ ные или сдвоенные ряды с размещением между ними охлаждаю­ щих ребер-экранов (рис. 8.5). В этом случае интенсивность охлаж­ дения стекломассы становится равной интенсивности ее охлажде­ ния на 3-рядных сосудах, а производительность 400-фильерного сосуда возрастает в 1,7—1,9 раза по сравнению с производитель­ ностью 200-фильерных сосудов без дополнительного охлаждения.

Существуют другие способы отвода избытка тепла из подфильерной зоны, которые по возрастанию эффективности можно

124

расположить в следующей последовательности: размещение пла­ стинчатых ребер-экранов между фильерами, размещение полых водопроточных элементов между фильерами, отсос воздуха из подфильерной зоны, подача воздуха в подфильерную зону.

Рис. 8.5. Фильерная пластина сосуда с 8-рядным расположением фильер и охлаждающим устройством:

1 — фильерная пластина; 2 — о х л а ж д а ю щ е е устройство.

Влияние интенсификации охлаждения стекломассы на произ­ водительность установок для выработки непрерывного стеклянного волокна проявляется в нескольких направлениях. Повышенная ско­ рость отбора тепла от луковицы приводит к снижению темпера­

стекла наблюдаются уже при более высоких температурах стекло­ массы (фильерной пластины). Рабочий интервал выработки сдви­ гается в сторону более высоких температур, которым соответствуют большие значения расхода стекломассы и, главное, уменьшение на­ пряжений, развивающихся в стекломассе под действием вытяги­ вающих усилий. А это приводит к значительному снижению обрыв­ ности волокон в зоне формования. Кроме того, интенсификация охлаждения стекломассы в зоне формования приводит к снижению

одновременном уменьшении натяжения волокон в зоне формова­ ния и нити в замасливающем устройстве повышается допустимая скорость вытягивания волокна. Таким образом, интенсификация ох­ лаждения стекломассы в зоне формования приводит к увеличению расхода стекломассы, повышению устойчивости процесса формо­ вания и соответствующему росту производительности установки.

Стеклоплавильные сосуды потребляют большое количество электроэнергии (в зависимости от размеров сосуда 7—25 кет). Выделяемое при нагреве тепло (~20% ) используется на плавле-

125

ние и нагрев стекла. Остальное количество тепла расходуется для поддержания необходимого распределения температур стекло­ массы в сосуде, на компенсацию потерь тепла в окружающую сре­ ду и в силовом оборудовании.

Для производства стеклянного волокна полезными являются за­ траты тепла на плавление и нагрев стекла до температуры формо­ вания стекломассы. Остальные статьи расхода тепла вызваны не­ совершенством процесса формования волокна. Доля их должна

ментах сосуда, можно в первом приближении рассчитать по фор­ муле

потери тепла в окружающую среду значительно превышают егс поступление при нагреве. Недостающее тепло вносится стекломас­ сой, которая должна быть нагрета в большей степени, чем это необходимо для собственно процесса формования волокна. Неко­ торый перегрев стекломассы положительно влияет на ее термиче­ скую однородность.

Электрическая схема, используемая в расчетах стеклоплавиль­ ных сосудов, только грубо отражает действительное взаимодей­ ствие элементов сосуда, связанных в единое целое. Фактическое распределение токов заметно отличается от расчетных данных.

Платинородиевые стеклоплавильные сосуды обладают сопротив­ лением порядка Ю"3—Ю-4 ом, которое увеличивается с возраста­ нием температуры. Столь низкое сопротивление приводит к необхо­ димости работать при высокой силе тока, причем плотность тока приближается к предельно допустимым значениям для платиноро-

жено достижение заданных технологических параметров работы сосуда при минимальном расходе платинородиевого сплава, стои-

126

мость которого составляет значительную часть себестоимости стек­ лянного волокна. Поэтому в расчетах сечение элементов прини­ мается минимально возможным с точки зрения механической и электрической прочности конструкции (электрической — при оп­ ределении толщины токоподводов и торцевых стенок, механиче­ ской— при расчете продольных элементов сосуда).

Количество тепла, выделяемого отдельными элементами сосуда, расположенными параллельно, —• фильерной пластиной, боковыми стенками, экраном, крышкой (см. рис. 8.6), определяется не абсо­ лютной величиной их площади сечения, а соотношением площадей.

Рис. 8.6. Электрическая схема стеклоплавильного сосуда:

Изменяя эти соотношения, достигают желаемой кривой распреде­

трубок определяется необходимостью одновременного прохождения двух стеклянных шариков, высота трубок — возможностью вспени­ вания стекломассы и схемой монтажа электропечи. Основания за­ грузочных трубок вместе с прилегающими участками крышки вы­ держивают многочисленные температурные толчки при загрузке холодных стеклянных шариков, а также механические удары мел­ ких кусочков стекла, отлетающих от поверхности шариков. Для увеличения срока службы сосудов эти участки трубок и крышек изготовляют большей толщины, чем требуется для обеспечения плавильной способности сосуда.

Соотношения площадей сечения элементов изменяют при раз­ работке новых конструкций сосудов. В производственных усло­ виях для регулирования соотношения количества тепла (и, сле­ довательно, разогрева), выделяемого в различных частях стекло­ плавильного сосуда, применяют различные схемы его монтажа. Например, увеличивают отбор тепла от фильерной пластины, из­ меняя выпуск ее из керамической изоляции, внося охлаждающие элементы в подфильерную зону или обдувая ее холодным возду­ хом; при этом фильерная пластина будет иметь более низкую тем-

127