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。     

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。     

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。     

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.     

槽型对5kA级惰性阳极铝电解槽流场影响仿真

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流场和界面波动情况。计算结果表明:铝液运动主要受电磁力控制,电解质运动主要受阳极气体控制;槽型1比槽型2整体流速更低,界面波动更小。     

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。     

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。     

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。     

铝电解槽阳极气泡行为研究

利用透明槽研究铝电解槽阳极气体行为.研究表明：阳极气体的生成是一个连续的过程,阳极侧部生成的气泡比阳极底部生成的气泡小.正对阴极的阳极表面生产的气泡比其它阳极部位上生成的气泡小,这是一个明显的现象.而且,正对阴极的阳极表面生成的气泡不会汇集成大气泡,这和其它阳极部位生成的气泡有很大的差异.阳极底部生成的气泡全部从阴阳极中间的电解质移动溢出电解质.阳极气泡的大小影响槽电压,气泡直径增大3 mm,槽电压增加0.21 V.同时,电流密度为0.5 A/cm2底部阳极气体离开阳极时槽电压的变化为0.16 V.电流密度为0.3 A/cm2,底部阳极气体离开阳极时槽电压的变化为0.12 V.     

稀土电解槽石墨阳极的研究

从实际生产所用的3kA稀土电解槽石墨阳极进行采样,采用多孔介质模型模拟不同插入深度和阳极内径对电解过程的影响,并综合分析石墨阳极在槽体内部对电解过程的影响。     

Simulation of Flow Field of Molten Salt in Neodymium Metal Electrolytic Cell Using Vortex-Flow Function Method

With the applications of Nd-Fe-B material extending in recent years, the materials of neodymium metal and other rare earth metal alloy confront the increased demand and the high quality request at the same time.These factors stimulated greatly to perfect the producing craft of RE metals and improve the equipments.The rare earth electrolysis cell is developing towards large-scale way.Notwithstanding the present electrolysis cell of Nd metal, include 6 kA and 10 kA cell, exists some insurmountable problems during operation and these problems lead to lower electric efficiency and higher operating costs.So it is significant to study the physical fields of rare earth electrolysis cell.In this paper,a numerical flow mode is established using vortex- flowing function method and the fluid flow field of 3000A Nd electrolysis cell is computed using MATLAB.The results of the study will be important reference in theory for improving and enlarging rare earth fluoride system cell.     

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。     

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。     

大型锂电解槽流场分析

锂电解槽相比于镁、铝电解槽电流小,产量低,随着市场对金属锂的需求逐年上升,开发设计大电流锂电解槽可以为工业实际运用提供参考。以大电流锂电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立锂电解槽电解质-氯气气液两相流模型,采用Euler-Euler两相流模型并耦合k-ε模型用于求解电解液速度,分析了槽内电势、电流密度及流场分布规律。结果表明,电解槽内的极间空间顶部皆存回流情况,越靠近电解槽内部,回流现象越明显;电解槽内壁处湍流黏度较高,涡流强度大;每对电极对应的电解质循环具有明显的界限,随着阴阳极对靠近电解槽内壁面数增加,电解液循环效果越好。     

可调极距式稀土电解槽内磁场分布的研究

对可调极距式稀土电解槽内的磁场进行了三维模拟计算,通过分析结果得出,电解槽内的磁场主要由阴极电流产生。     

稀土熔盐电解槽电场的仿真模拟

利用有限元软件ANSYS具有的多重单元、多重属性的特点,建立了稀土电解槽的电极及熔体整体电场数学模型。对电解槽的电极插入不同深度及不同极间距的电场进行了仿真模拟,得出了槽电压及电位分布与电极插入不同深度及不同极间距的关系。