铝电解槽三维电热场计算分析

利用一套商用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型。针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型。在此基础上对其温度场和电场进行了三维耦合计算。最后依据三维有限元计算的结果对 2 30kA槽的设计合理性进行了一些探讨     

铝电解槽电热场解析技术的发展

介绍铝电解槽电热解析模型的发展和现状 ,比较了各模型的优缺点。提出了建立铝电解槽三维电热解析模型的必要性和思路     

大型预焙铝电解槽阳极电热场的计算分析

铝电解槽运行期间,在阳极炭块上不断发生电化学作用,炭块不断消耗,阳极高度不断减小。在这一变化过程中,阳极组(包括:碳块、钢爪、铝导杆)压降、阳极上通过的电流、阳极上部散热量等参数不断变化,这种变化对电解槽的电流分布产生影响,从而影响电解槽的稳定性。这些不断变化的参数也直接影响着电解过程的电能消耗。有研究表明,铝电解槽热耗电压每增加0.1V,每吨铝能耗相应增加338.8kW·h,而阳极上部(包括钢爪和导杆)的热耗量通常占总热耗量的六至七成。因此,研究阳极压降、阳极上部散热量随着炭块消耗如何变化对于科学确定电解过程阳极更换次序,提高电解槽的稳定性,研究如何降低能耗,提高经济效益具有重要的指导作用。     

铝电解槽母线电热状态模拟及电平衡分析

阴极母线电平衡计算是电解槽母线设计中非常重要的一环。由于电解槽母线的特殊性,非全电热模拟计算将无法真正反映母线电热状态。本文利用ANSYS软件,对某大型电解槽母线进行建模,实施全热电热耦合计算,结果表明:①母线总压降高于设计值,计算值与实际情况基本一致。②进出电侧与软带相连的大母线表现出不同的温度分布特征,出电侧母线随电流密度提高而升高,进电侧则相反;母线上最高温度点出现在与软带相连处。③同一支路上:进电侧,软带越厚,温度越高。出电侧,软带越薄,温度越高。④电流强化时,母线压降加速升高。⑤电流强化后,母线中各支路之间的电流差值会扩大。     

新型阴极钢棒对铝电解槽电热场的影响

采用数值仿真的方法对应用一种可减小铝液中水平电流的新型阴极钢棒的420 kA级铝电解槽进行三维计算,分析这种新型阴极钢棒对铝液中水平电流、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明:新型阴极钢棒可有效地减小铝液中X方向的水平电流;新型阴极钢棒中绝缘材料的加入在一定程度上增大了槽电压;当钢棒和钢棒糊接触不是很好时,新型阴极钢棒电解槽比传统阴极钢棒电解槽更容易出现阴极炭块和钢棒连接区域温度过高的情况。该计算结果可为铝电解槽在应用此种新型阴极钢棒后所获得的节能效果以及个别槽在运行过程中出现的问题提供理论依据。     

新式阴极钢棒节能铝电解槽电热平衡测试与模拟分析

介绍了某铝业公司200k A系列推广新式阴极钢棒节能技术的情况。对200k A铝电解电热平衡进行了测试和仿真模拟,两者结果可以相互印证。在高锂电解质体系下,200k A电解槽平均电压3.853V,极距4.5~4.6cm,分子比2.75~2.88,电解质温度920~923℃,炉帮厚度9.0cm,伸腿长11.6cm,槽体上部与下部散热比例基本为60∶40。针对槽体上部散热和槽底散热比例偏大的情况提出了工艺改进建议。     

铝电解槽热电场的有限元分析

运用大型有限元分析软件ANSYS中附带的APDL模块解决铝电解槽热非线性和炉帮形状的循环计算问题,充分考虑电解质发生相变时产生的潜热,建立了热电场数学模型,开发了准三维热电耦合模型.选择普通炭块和碳化硅作为侧部保温材料两种情况,对我国300 kA侧部五点进电预焙铝电解槽进行了热电耦合分析,绘出了热场等温线图.结果表明,300 kA侧部五点进电预焙电解槽的阴极和侧部炭块的设计是合理的.     

铝电解槽阳极铝导电杆加工工艺优化

本文将围绕岗位生产实际情况,系统地从阳极铝导电杆加工工艺、设备性能、现场布局、原材料采购等方面,详细阐述阳极铝导电杆的加工的全过程。通过改变原材料购买规格减少钢套外圆加工、对原有老旧设备进行改造减少人员投入、自主研制专用铣床提高生产效率、重新布置规划厂房布局形成流水线作业,从而提高铝导电杆加工效率,降低安全风险。     

铝电解槽集气烟道内部的流动场模拟及结构优化研究

通过数值计算方法,借助FLUENT模拟了铝电解槽传统分段向下式集气烟道内部的流动场,分析发现了传统烟道存在集气均匀性较差、TE端部密闭效率较低的缺点,于是提出了等量吸风集气烟道的设计构想,并通过数值模拟手段证实该新式烟道在不增大烟道压损的条件下,达到了槽膛内等量吸风的目的.     

铝电解槽物理场特性参数及其测量技术

叙述了铝电解槽物理场主要特性参数（电、热、磁、流速等物理量）在分析评价槽工况中的作用和物理场测量技术的基本理论、测量仪器和数据处理方法。     

铝电解槽阴极母线电热状态研究

系统研究了不同因素对铝电解槽母线电热状态的影响.研究表明,对于电流密度较低的铸造大母线,表面积大小对压降和母线温度影响很小,但环境温度对二者影响明显;母线横断面尺寸相同时,电流密度提高,压降加速升高;阴极软带压降和温度受电流密度和钢棒传热的共同影响;软带厚度越大,钢棒传热越起主导作用.     

基于ANSYS分析的铝电解槽电流场的优化设计

首先介绍了ANSYS在优化设计中的使用方法,然后对230kA试验槽的槽膛内形进行了优化分析,得到了使水平电流最小时的"伸腿"长度。最后给出了一些有价值的结论。     

365kA大型石墨化阴极铝电解槽电热场仿真研究

借助有限元分析软件ANSYS为平台,结合数值分析软件MATLAB,根据傅里叶传热定律和基尔霍夫导电定律,针对贵阳铝镁设计研究院的新型石墨化阴极大型365kA铝电解槽,建立三维几何模型和数学模型,结合设计理念、三度寻优智能电解槽生产管理软件控制思想与现场实测数据,以能量平衡为基础,对各个分子比等级相应的多个参数变量进行电热耦合模拟仿真计算求出,输出电压分布、散热分布数据,并绘制出等温线图,炉帮外形轮廓图。该模型与实测值吻合较好(各部分温度分布和散热量),为铝电解槽大型化设计优化和寻求合适工艺参数路线提供了一种可靠、精准和快速的方法和手段。     

铝电解槽工艺参数采集系统及工艺参数测试与研究

介绍了我们为进行铝电解槽自控模型研究而开发的工艺参数采集系统。该系统经扩充后可兼具参数检测,过程控制与生产管理功能。报道了使用该系统对160kA预焙铝电解槽若干工艺参数进行动态跟踪检测的部分结果。论述了在现行控制条件下,该类型槽若干工艺参数的动态规律及其相互关系。     

铝电解槽工艺参数自动测量系统的研发

将光机电一体化技术和动态测量方法运用在铝电解生产及控制过程中而研制开发出的铝电解槽工艺参数自动测量系统可实现电解温度、电解质水平、铝液水平、极距和阴极压降等五项电解工艺参数的自动同时测量。该系统在现场进行了应用,效果良好。     

铝电解槽的电热平衡(二)

一、铝电解槽电压平衡计算方法在设计电解槽时,首先确定槽型以及工艺和结构参数,然后计算确定配置和各种导体的经济电流密度,按线路图分别计算母线电压降、阳极电压降、炉底电压降、效应分担电压降,最后结合电解槽热平衡     

铝电解槽的电热平衡(一)

降低铝厂的基建投资和铝锭生产成本,合理地设计、计算电解槽的电热制度、槽结构型式,乃是轻金属电冶技术与经济上的一个重要问题。关于铝电解槽的电热平衡问题,过去国内出版的轻金属冶炼书籍(包括译文本)中,大多都只是论述侧部导电自焙阳极电解槽系统,而且选用的公式比较     

铝电解槽的电热平衡(三)

冰晶石一氧化铝熔体电解铝生产实践表明,在各种电流下,同类型标准电解槽的水平高度,几乎不变。电解槽投资费用包括与槽成比例的内衬费用以及同槽面积成比例的上部结构、母线装置费用。这些投资费用取决于槽电流强度和外形尺寸。如果采用较高的阳极电流密度,缩小电解槽尺寸,减少保温层的厚度,会使电解槽投资费用降低。但是由于槽电阻增