Oto cam temperleme işleminde farklı ısıtma ve soğutma sıcaklıkları için optimum akış karakteristiklerinin ve temper kalitesinin belirlenmesi

Abstract

Cam temperleme işleminde, ısıtma ve ani soğutma süreçlerinin hassas bir şekilde kontrol edilmesi ve uygulanması, temper kalitesi açısından oldukça önemlidir. Yapılan tez çalışmasında, özel olarak tasarlanmış olan prototip dikey fırın temperleme ünitesinde cam temperleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Temperleme işleminin ani soğutma aşamasında, yüksek sıcaklıklardaki camların ani olarak soğutulması, üçgen dizilişli çarpan hava jetleri ile gerçekleştirilmiştir. Sıcak cam yüzeyine dik olarak çarpan hava jetleri ile cam plaka arasında gerçekleşen ısı transferi karakteristikleri ve temper kalitesindeki değişim incelenmiştir.Yapılan çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, camın fırın içersisinde üç farklı ortalama yüzey sıcaklığına kadar (Th=620, 650 ve 680°C) ısıtılması ve daha sonra da ani soğutma ünitesinde dört farklı ortalama yüzey sıcaklığına (Tc=400, 300, 250 ve 70°C) düşünceye kadar ani olarak soğutulması işleminde geçen süreler belirlenmiştir. Ayrıca, ani soğutma aşamasındaki ısı transferi karakteristikleri incelenmiştir. İkinci aşamada ise, farklı konfigürasyonlara göre temperlenen camların parçacık sayıları ve parçacık sayısına göre darbe dayanım enerjisindeki değişim incelenmiştir. Reynolds sayısı, 5000≤Re≤30000, nozul ile cam yüzeyi arasındaki mesafe H, nozul eksenleri arasındaki mesafe S olmak üzere; 2≤H/D≤8, 2≤S/D≤8 alınmıştır.Çalışmanın sonucunda, 6 mm kalınlığındaki düz camın temperlenmesi işleminde, minimum enerji tüketimi ile optimum temper kalitesinin elde edildiği konfigürasyonlar belirlenmiştir. Artan Reynolds sayısı ile ani soğutma sürelerinin kısaldığı, yerel ve ortalama Nusselt sayılarının ve ortalama parçacık sayısının arttığı görülmüştür. Soğutma sıcaklığının yüksek olması, ortalama parçacık sayısını düşürürken, ısıtma sıcaklığının yüksek olması ise ortalama parçacık sayısını artırmıştır.Anahtar Sözcükler : Oto cam temperleme, çarpan hava jetleri, ısıtma ve soğutma sıcaklıkları, Nusselt sayısı.

Accurate control and implement of the heating and rapid cooling process is very important respect to the temper quality in the glass tempering process. In this study, glass tempering process has been carried out in the prototype vertical furnace tempering unit which is designed specifically. In the step of rapid cooling in tempering process, sudden cooling of the glasses, which have high temperature accomplished by triangle, staggered impinging air jets. Heat transfer characteristics which derive between glass plate and air jet that impinging to the hot glass surface perpendicularly and the change of tempering quality have been investigated.This study was conducted in two steps. In the first step, the time is determined for heating of the glass in the furnace until reaching three different average surface temperatures (Th=620, 650 and 680°C) and cooling of the glass in the sudden cooling unit until reaching four different average surface temperatures (Tc=400, 300, 250 and 70°C). In addition, heat transfer characteristics have been investigated in the sudden cooling process. In the second step, particle number and impact resistance energy of the tempered glass that is tempered according to different configurations have been investigated. Reynolds number 5000≤Re≤30000, H is the distance between nozzle and glass (2≤H/D≤8), S is the distance between nozzle axes (2≤S/D≤8).As a result of study, in the process of 6 mm thickness flat glass tempering, configurations of optimum temper quality with minimum energy consumption have been specified. It has been observed that the rapid cooling times reduced, the local and average Nusselt numbers and average particles number increased with the raise of Reynolds number. Average particle number reduced in high cooling temperatures; on the other hand, it increased in high heating temperatures.Key Words: Auto glass tempering, impingement air jets, different heating and cooling temperatures, Nusselt number.