5kA级惰性阳极铝电解槽流场仿真研究

针对铝电解槽流场计算方法的不足,率先提出一种用于铝电解槽流场仿真计算的间接耦合方法,并使用此方法对5 kA级惰性阳极铝电解槽分别在电磁力、阳极气体、电磁力和阳极气体共同作用下的电解质和铝液流场分布情况进行了仿真计算。计算表明,计算方法能够合理计算出电解质和铝液在任一体积力作用下的流场分布。5 kA级惰性阳极铝电解槽电解质流动主要受阳极气体控制,铝液流动主要受电磁力控制。电解质在仅电磁力作用、仅阳极气体作用、电磁力和阳极气体共同作用下的平均流速分别为1.784 cm/s、3.657 cm/s、3.814 cm/s,铝液平均流速分别为1.295 cm/s、3.509 cm/s、3.696 cm/s。     

槽型对5kA级惰性阳极铝电解槽电热场影响仿真研究

提出了两种5 kA级惰性阳极铝电解槽结构,使用有限元仿真方法计算了不同槽型电解槽在分别采用普通阴极、石墨化阴极下的电热场分布情况。计算结果表明:不同槽型电解槽在初始条件下热量不平衡,但在强化电流、增加极距、加强保温后,均能实现热平衡;采用石墨化阴极需要输入更多的热量才能实现热平衡,但能够使阴极底部等温线分布更合理;在同样达到热平衡时,槽型2结构略优于槽型1。     

186kA大型预焙阳极铝电解槽流场的数值计算

应用SIMPLER算法对186kA大型预焙阳极铝电解槽的流场进行了计算。由计算结果可以看出,186kA大型预焙阳极铝电解槽的流场分布较为均匀,且流速较小,这将对铝电解生产的稳定操作、延长铝电解槽的寿命以及提高电流效率产生良好的影响。     

60kA底部阴极稀土电解槽阳极倾角对流场影响的数值模拟

为研究60 kA底部阴极稀土电解槽内阳极倾斜角度对熔盐流动的影响,利用CFD(Computational FluidDynamics)软件,建立相应的数学模型,模拟电解槽内的气液两相流动情况,分别对阳极倾角为3°、7°、11°和15°的电解槽内电解质的流动进行模拟研究。通过比较分析,得出了最佳倾斜角度,为该电解槽的优化设计提供了理论依据。     

稀土电解槽阳极气体表观速度对其流场影响的数值模拟

利用CFD软件建立了3kA稀土电解槽气-液两相流数学模型,通过阴极金属生成量计算阳极表面不同深度的气体表观速度,首次提出将阳极气体表观速度的计算与稀土电解槽流场的数值模拟相结合。对比阳极深度分别为0.250、0.300、0.350、0.395m的有无加载表观速度的阳极气体流场的分布情况,结果表明,在同坐标下优化后的加载表观速度的阳极气体速度均大于未加载表观速度的阳极气体速度,且前者槽内熔体扰动大于后者。此结果为稀土电解槽流场实际运行情况提供了理论依据。     

NiFe_2O_4基铝用惰性阳极的试制

在实验室中合成了镍铁尖晶石，以此为原料，采用冷压烧结的方法制成了Ni－Fe－Cu－O系铝用惰性阳极，并测定了这种阳极在470～970℃下的高温电阻率及其在970℃下铝电解质熔体中的抗腐蚀性，然后分别在微型石墨电解槽和石英透明电解槽中对这种阳极的铝电解电极行为进行了定性考察，证明了这种电极的实际应用前景．     

铝电解槽熔体涡运动对界面变形影响仿真研究

维持较小的铝电解槽内铝液—电解质界面变形对控制极距（ACD）进而降低电解能耗具有重要的意义。以某300 kA预焙阳极铝电解槽为例,采用有限元分析软件ANSYS和计算流体力学软件CFX进行了电磁流场仿真,解析得到铝液—电解质的界面变形和熔体涡结构分布情况。研究发现,界面在涡结构的内部区域下凹而在涡外部边缘则向上隆起,相邻大涡连接区域的界面隆起高度较大;提高槽内水平电磁力分布的对称性可使熔体涡运动更为均匀,也是减小界面波动并维持规则的界面变形的有效途径。     

铝电解惰性阳极的研究现状

从铝电解使用惰性阳极的理论、铝电解对惰性阳极的要求、惰性阳极的研究进展和惰性阳极适用的槽型 4个方面论述了铝电解使用惰性阳极的可行性 ,并分析了各种惰性阳极材料的优缺点和可行的研究方向     

40 kA制钠电解槽流场的模拟研究

电解质在阳极气泡和阴极钠液浮力的作用下在制钠电解槽内循环流动,是典型的气—液—液三相流动。使用FLUENT软件建立40kA制钠电解槽三维流场的数学模型,通过计算得到了电解槽内气泡、钠液的浓度和速度分布情况,以及熔盐的流场分布图。     

10kA底部阴极稀土熔盐电解槽流场的模拟

针对当前上插阴、阳极结构稀土熔盐电解槽存在的一些弊端,设计了10kA底部阴极电解槽,并用商业CFD软件FLUENT对该槽型中的流场进行了数值模拟,得到三种极距下电解质和阳极气体的速度分布,发现该槽型的设计是合理的.     

阴极炭块材料对铝电解槽电热场影响的研究

阴极炭块材料的选取与铝电解槽的经济效益密切相关。以某180 kA级铝电解槽为例,采用有限元分析软件ANSYS建立电热场数学模型,分析比较了半石墨质、半石墨化和石墨化三种阴极炭块材料对电解槽电热场的影响。结果表明,上述三种情况下的阴极炭块欧姆压降分别为0.286 V、0.226 V和0.142 V,总散热量分别为333 kW、339 kW和346 kW,采用石墨化阴极炭块的节能效果最好,而半石墨化阴极炭块次之。     

全数字化500kA虚拟铝电解槽

以某500kA特大型铝电解槽为对象,通过数值仿真研究得到电解槽各物理场的分布结果,进而提出一种将仿真结果与虚拟现实技术相融合的方法,最终创建一个数字化的500kA虚拟铝电解槽。通过在3D虚拟现实平台上展示的结果表明,该成果能够创建一个完全基于计算机的虚拟世界,能让参与者非常直观地全面掌握电解槽结构、槽内物理场的分布等,从而为铝电解的培训、展示、槽况诊断等提供强有力工具。     

114．5kA导流槽铝液流场数值模拟研究

以商用有限元流体计算软件CFX为计算平台,对114．5kA导流型铝电解槽由电磁力引起的对铝液流动和波动的影响进行了模拟计算。结果表明,导流型电解槽铝液平均流速较传统电解槽降低了50％,在铝液填满沟槽的极限情况下,聚铝沟内铝液界面波动的最大隆起值为1．04cm,较传统槽的3．1cm有较大幅度的降低,当铝液低于沟槽2cm的一般情况下,铝液波动0．58cm,这时铝液不会溢出沟槽。     

350kA预焙铝电解槽磁场优化对工艺技术指标的影响

介绍了350 kA预焙铝电解槽磁场优化对电解槽工艺参数、经济技术条件的影响情况。     

浅谈大型铝电解槽阳极效应控制

结合生产实际,分析了铝电解槽阳极效应的原因,通过采用一系列措施,不断降低了铝电解槽阳极效应系数。     

300 kA铝电解槽三维电热场电位ANSYS分析

利用有限元软件ANSYS，建立了包含工字钢部分在内的铝电解槽几何模型。针对沈阳铝镁设计研究院设计的300kA铝电解槽，进行了三维电热场耦合分析。在本文中，就其中的各部分的电位分布做了细致的分析，为研究铝电解槽节能、采用新材质分析提供了准确高效的方法。