铝电解槽中局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响

发布时间：2022-12-07 07:28

　　采用数值模拟方法建立了三维非稳态电解质-铝液两相流500 kA全槽模型,并通过铝液流速和电解质/铝液的界面变形测试数据验证了模型的准确性。在此基础上模拟并定量评估了6种实际电解生产中存在的局部阴极电流增大60%对铝液流场和界面变形产生的影响程度。结果表明,局部阴极电流增大并不能改变全槽的铝液流场和界面变形的整体趋势,只是局部位置的铝液流速和界面变形幅度略有差异,其中A2A3阴极电流增大有利于抑制B侧中部的界面隆起,极距平均改善幅度为3.0%。分别通过增大电解槽两端部,中部和A、B两侧的部分阴极电流比例对比分析了两相流场变化规律。结果表明,适当增加电解槽两端部的阴极电流有利于抑制界面变形,尤其是A1～A4和A21～A34阴极电流增加28%可将界面隆起最大值降低2.4 mm,B7～B18的极距平均拉高9.5%。该研究为母线优化和改善电解槽磁流体稳定性提供了一条新思路。 

【文章页数】：10 页

【文章目录】：
1 模型简述
    1.1 物理模型及物性参数
    1.2 数学模型
        1.2.1 两相流VOF模型
        1.2.2 湍流模型
        1.2.3 磁流体MHD模型
    1.3 边界条件
2 正常槽况下电解质-铝液两相流场模拟及验证
    2.1 电解质-铝液两相流场模拟
    2.2 电解质-铝液两相流场结果验证
3 局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响
4 电解质-铝液两相流场的优化
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]电解槽内异型凸台对电解质/铝液界面波动的影响[J]. 贺铸,李宝宽,王芳,冯乃祥.  东北大学学报(自然科学版). 2011(05)
[2]铝电解槽电磁流场的数学建模与应用[J]. 刘伟,李劼,赖延清,徐宇杰,刘业翔.  中国有色金属学报. 2008(05)
[3]300 kA铝电解槽电、磁、流多物理场耦合仿真[J]. 李茂,周孑民,王长宏.  过程工程学报. 2007(02)
[4]铝电解槽磁流体的两相模拟及其界面追踪[J]. 周孑民,李茂,蒋胜矩.  中南大学学报(自然科学版). 2007(02)
[5]Numerical calculation and industrial measurements of metal pad velocities in Hall-Heroult cells[J]. 周萍,周乃君,梅炽,蔡祺风,姜昌伟,王志奇.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2003(01)

硕士论文
[1]铝电解槽内熔体运动数学建模及应用研究[D]. 徐宇杰.中南大学 2010



本文编号：3712487