CFD-analys av flaskbottenkylning för glasformningsmaskin

Sammanfattning

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av Emhart Glass Sweden AB i

Sundsvall under vintern 2006/2007. Emhart Glass är en världsledande

leverantör av utrustning, kontrollsystem och reservdelar för

glasförpackningsindustrin, och företagets produkter har etablerats som

världsstandard.

Glasförpackningarna har en temperatur på 500-600 grader Celsius när de har

formats. De hålls därför över en perforerad platta, kallad deadplate, för

att kyla glasförpackningarnas bottnar så att deformation undviks när de

sedan transporteras vidare för efterbehandling. Syftet med detta

examensarbete är att utföra simuleringar av kylluftdistributionen för

hålbilden i deadplate med hjälp av CFD ? Computational Fluid Dynamics. CFD

är en numerisk beräkningsmetod för simulering av strömnings- och

värmeöverföringsprocesser. Befintlig hålbild i deadplate är anpassad till

olika glasförpackningsdimensioner och kvantiteter. Simuleringar har använts

för att undersöka hur en optimering av hålbild för ett specifikt antal

glasförpackningar och dimensioner kan förbättra kylningen av

glasförpackningens botten. Den kommersiella CFD-programvaran FLUENT 6.2.16

med realizable k-epsilon turbulensmodellen och dubbel precision har använts

i analysen, och såväl stationära som tidsberoende simuleringar är

genomförda.

En ny och effektivare hålbild i deadplate har utvecklats med avseende på

kylning och temperaturfördelning och resultatet är omkring 34 procent

effektivare kylning jämfört med befintlig hålbild i deadplate. För att

uppnå samma kyltemperatur har en tidsbesparing på 1,2 respektive 2,3

sekunder för bottenvolymen respektive bottenytan av glasförpackningarna

konstaterats vid motsvarande 5,0 sekunders kyltid med befintlig hålbild i

deadplate. Ett fullskaleexperiment utfördes för att undersöka noggrannheten

på simuleringarna genom att jämföra och validera resultaten från

fullskaleexperimentet med data från motsvarande simulering. Differensen

mellan uppmätta och simulerade data är mindre än 7,2 procent.