阳极气泡运动对制钠电解槽内熔盐流场的影响

模拟电解熔盐制钠过程中阳极气泡的运动,测量气泡周围流场的变化,分析阳极气泡运动对电解槽内熔盐流场的影响。利用粒子成像测速仪(PIV)测量得到平行和垂直阳极方向的流体运动,并研究液面高度及气体流量对流场的影响。     

稀土钕氧化物电解槽内液-液两相流动研究

钕氧化物电解槽内金属钕在阴极表面生成后在电解质中的下沉过程属于典型的两相流动。以3 kA钕电解槽为实物原型,建立了二维非稳态液—液两相流动模型,通过数值模拟的方法得到了不同时间的流场分布和钕液浓度分布图,并对得到结果进行了分析。     

开槽阳极对铝电解气液两相流及气泡分布特性影响的数值模拟

基于计算流体动力学原理,建立了全尺度三阳极铝电解槽内气液两相流三维CFD-PBM耦合计算模型,采用Grace曳力系数模型和Simonin湍流扩散力模型分别计算气液相间曳力和湍流扩散力,研究和讨论了开槽阳极对阳极底掌区域内气液两相流体流动及气泡分布特性的影响。结果表明,电解质流场预测结果与文献测试结果吻合良好;对阳极进行开槽可明显加快气泡的逸出方式,从而改变电解质流场和气体体积分数分布;长度方向开槽可明显降低气体体积分数和减小气泡索特平均直径。     

隔膜钠电解槽流场分布的模拟计算

通过CFD软件建立相应的数学模型,首次利用数值方法对隔膜加入钠电解槽内流场的分布情况进行模拟计算。结果表明,数值模拟计算得到了隔膜钠电解槽内的流场分布图,可以为先进制钠电解槽的优化改良提供理论依据。     

168kA新型阴极高效节能铝电解槽磁流体运动的数值模拟

建立了168 kA新型阴极铝电解槽磁流体运动的数学模型,对电解质与铝液交界面的流场、电解质的流场以及阴极铝液的流场进行了模拟,并对新型阴极电解槽阳极导杆等距电压降进行了测量。研究结果表明：新型阴极铝电解槽可隔断槽内铝液流动,降低槽内阴极铝液的流速。新型阴极铝电解槽铝液与电解质交界面的速度矢量和较普通阴极铝电解槽铝液与电解质交界面的速度矢量和低2～3倍,且极值分布更为均匀。新型阴极电解槽内铝液与电解质界面处的磁流体速度最大,然后以界面为中心线逐渐减小。     

基于CFD的平行流铜电解槽槽型优化设计

以平行流铜电解槽为对象,ANSYS软件为平台,对不同进液方式下电解槽槽内流场分布进行数值模拟。结果表明,进液方式对平行流电解槽极间电解液的流动有重要影响,与下部分段进液槽型和上部交错进液槽型相比,下部交错进液槽型具有较大的极间电解液流动速度与较均匀的速度场。     

稀土电解槽电极的优化模拟

利用流体软件FLUENT,建立了稀土电解槽的阳极气泡及熔体整体流场数学模型。对电解槽的电极插入不同深度的流场进行了数值模拟,得出了电解槽的熔体整体流场分布图及在不同位置气体浓度分布曲线图。     

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。     

槽形结构对10 kA稀土电解槽流场分布的影响

采用CFD软件FLUENT,建立了三维气—液两相流动模型,对某稀土金属公司现场使用的10 kA方形和圆形两种结构的稀土钕电解槽内部流场进行数值模拟,得到了这两种不同结构电解槽中的熔盐上表面流场分布和槽内各纵切面上的流场分布。通过比较分析可知,采用圆形结构较方形结构能使得其中的熔盐具有更好的循环流动,流场分布更加均匀,并且在相邻阳极片之间圆形槽的熔盐会较方形槽熔盐具有较小流速,故对石墨阳极的冲刷腐蚀影响小,有利于减少石墨阳极的更换次数,便于保障稀土金属电解生产的稳定性,故推荐稀土电解槽优先采用圆形槽结构。     

稀土电解槽气液两相流动数值模拟

利用CFD软件,建立了稀土电解槽的阳极气泡及熔体整体流场数学模型。对稀土电解槽的阳极表面化学反应自动生成气体的流场进行了数值模拟,得出了电解槽的熔体整体流场分布图及在不同位置气体浓度分布曲线图,使之更贴近于电解槽的实际工况,为熔盐稀土电解槽的槽型优化提供依据。     

多孔介质模型在稀土电解槽优化模拟中的应用

针对熔盐电解法制取稀土金属钕槽型结构,首次提出了多孔介质模型与表面化学反应相结合的方法研究阳极电解反应过程,通过在靠近阳极表面取1~2mm的薄层设立为多孔介质层,并在多孔介质层上增设化学反应,模拟研究阳极表面的化学反应、槽体内部流场运动情况以及气泡上浮过程,同时对比欧拉法的模拟结果得到了该模拟法与欧拉法模拟的区别及该法研究的优势。模拟结果表明,该方法更能反映实际电解过程气泡生成和运动规律。     

熔盐制钠电解槽电场数值模拟研究

利用有限元软件ANSYS具有的多重单元、多重属性的特点,建立了四阳极熔盐制钠电解槽的电极及熔体整体三维电场数学模型。对电解槽不同极间距的电场进行了数值模拟,得出了电解槽的电位及电流密度分布规律,模拟结果与现场极间距0.206m的生产电解槽比较吻合,可为熔盐制钠电解槽优化设计提供参考。     

基于ANSYS Workbench的铜电解槽多物理场耦合仿真

以国内某厂铜电解槽为对象，基于ANSYS Workbench协同仿真平台，构建Maxwell和Fluent仿真模块的多场耦合仿真环境，探究槽内电场和流场的分布情况。结果表明：铜电解槽内高密度电流及电损耗功率主要集中在极板间区域；阴阳极板可以视作等势面，阳极板端部电流矢量方向由端部向外扩散，电场梯度均匀；根据流场分布特征可将铜电解槽内流体区域分为四个区域，其中阴阳极板之间区域的电解质流量仅为9%左右，槽底存在约1%的流动“死区”。     

40 kA钠电解槽三维磁场模拟研究

利用有限元软件ANSYS建立四阳极制钠电解槽的三维电磁场数学模型,获得了电解槽内磁感应强度、电磁力等的分布情况。     

锂电解槽多物理场耦合模拟

基于对30 kA电解槽流场、电磁场、电热场的研究,利用得到的电流强度与结构参数的关系,对40 kA电解槽进行结构参数优化,得到最优40 kA电解槽槽型。经电—热—磁—流场耦合研究,对比30 kA电解槽流场、电磁场、电热场分布。结果表明,优化后的40 kA电解槽电阻电压降低了0.33 V,电解槽中电解液温度分布变化并不明显,磁场强度的增幅均在10%以内,流场分布中涡流范围有所减少。在能量平衡条件下,40 kA电解槽磁流场分布相对30 kA电解槽更加稳定。     

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.     

铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的进展

介绍了国内外铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的研究现状，并指出其存在的不足主要在于电、磁、流场分开计算，提出了铝电解槽电、磁、流场耦合数值计算的思维方法。