Camın temperlenmesinde ısıtma ve soğutma süreçlerinin karışık sınır şartlarında sayısal modellenmesi

Camın yüksek sıcaklıklara dayanımı ve mukavemetinin artırılması temperleme işlemi ile sağlanır. Temperleme sürecinde cam fırın içerisinde yumuşama noktası sıcaklığına kadar ısıtılır. Daha sonra soğutulur ve soğutma sırasında sıcaklık farkları nedeniyle camda kalıcı gerilmeler oluşur. Bu çalışmada tek akı yöntemi kullanılarak soda-kireç silikat cam plakanın ışıma kaynak terimi hesaplanmış ve enerji denklemi sonlu farklar yöntemi ile sayısal olarak çözülmüştür. FORTRAN dilinde bir bilgisayar programı hazırlanmış ve cam plakası içerisindeki sıcaklık dağılımı hesaplanmıştır. Çözüm, aynı kalınlıktaki cam için farklı diskretizasyon aralıklarında tekrarlanmış, farklı kalınlıklardaki camlara uygulanmış ısınma eğrileri elde edilmiştir. Sonuçlar literatürdeki sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.

Numerical modeling of heating and cooling processes in glass tempering with mixed boundary conditions

A numerical method is presented for the simulation of the quenching of soda-lime silicate glass plate. The process consists of heating the glass to a temperature above 600 °C and cooling rapidly by air. Using one flux method the radiation source term of the glass is calculated. For one dimensional, unsteady heat conduction and radiation through the glass, the energy equation is solved using finite difference method. A program is written in FORTRAN and the temperature distribution in the glass plate is calculated. Results are given as diagrams and compared with the results given in the literature.

PDF

___

1. Boley, B.A., Weiner, T.J., “Theory of Thermal Stresses”, Wiley, 277-279, 1960.
2. Ping, T.H., Lallemand, M., “Transient Radiative-Conductive Heat Transfer in Flat Glasses Submitted to Temperature, Flux and Mixed Boundary Conditions”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Cilt 32 (5), 795-810, 1989.
3. Helene, C., Daudeville, L., “Simulation of Thermal Tempering of a Glass Plate, Inner andEdge Residual Stresses”, www.geo.hmg.inpg.fr/publis/thermsal.pdf, 5.10.2000.
4. Gardon, R., “Calculation of Temperature Distributions of Glass Plates Undergoing Heat Treatment”, Journal of American Ceramic Society, Cilt 41(6), 200-209, 1958.
5. Field, R.E., Viskanta, R., “Measurement and Prediction of the Dynamic Temperature Distrubutions in Soda-Lime Glass Plates”, Journal of American Ceramic Society, Cilt 73(7), 2047-2053, 1990.
6. Viskanta, R., Lee, K.H., “Effects of Spectral Radiative Proporties of Optical Quality Glass”, 2nd International Symposium on Radiative Transfer, Kuşadası, Turkey, 561-578, 1997.
7. Siegel, R., “Transient Effects of Radiative Transfer in Semitransparent Materials”, International Journal of Engineering Science, Cilt 36, 1071-1739, 1998.
8. Gardon, R., “Strong Glass”, Journal of American Ceramic Sciety, Cilt 73, 233-246, 1985.
9. Karvinen, R., Rantala, M., “Heat Transfer in Tempering Furnace”, Glass Processing Days, Tamper, Finlandiya, 52-55, 1999.