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1/4槽模型有限元解析方法及应用

借助ANSYS有限元分析软件,建立了铝电解槽1/4槽有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算,并以某厂156kA预焙阳极铝电解槽为研究对象,根据实测的电解槽运行数据对模型进行了检验,结果表明:本文所建立的1/4槽有限元解析模型的计算结果与实测值吻合较好(电压降偏差在30mV以内,炉帮特征尺寸偏差在2cm以内,槽壳表面温度偏差10℃以内),能较真实地反应铝电解槽内的电、热场的三维分布状况,可为铝电解槽的优化设计提供准确、快速且经济、可靠的研究手段。     

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。     

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。     

300 kA铝电解槽中焦粒焙烧过程温度场的仿真优化

使用有限元法建立了300 kA铝电解槽的焦粒焙烧三维1/4整槽模型,针对目前普遍采用焦粒均匀铺设方式,对其焦粒焙烧过程的温度分布与变化特征进行了瞬态数值仿真研究。当前的焦粒焙烧启动方式存在阴极表面温差过大、各阴极炭块随空间位置不同温度分布差异过大、端部第1至第3块阴极炭块平均温度低于900℃、阴极炭块和捣固糊升温速度过快等缺陷。提出在阴极表面从电解槽边缘向中心依次铺设电阻率递增的焦粒层的优化焙烧方案,并进行温度场仿真计算。结果表明：该优化方案可以使阴极表面温度分布更加均匀,端部第1至第3块阴极炭块表面温差比优化前降低8%以上,中间第4至第13块阴极炭块表面温差降低30%以上,阴极炭块和阴极缝糊平均升温速度降低12%,该优化方案更有利于减少电解槽的早期破损。     

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.     

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。     

20 kA新型稀土电解槽电热场耦合数值模拟（英文）

针对传统稀土电解槽具有能耗高、效率低、使用寿命短等缺点,提出一种20 k A新型稀土电解槽。采用ANSYS探究极距和电解质高度对电热场分布的影响。结果表明:随着极距增加,电解槽欧姆压降和温度以相同的趋势增加;同时,随着电解质高度增加,电解槽温度逐渐升高,但电解槽欧姆压降下降;最终,当极距为115 mm、电解质高度为380 mm时,电解槽的欧姆压降为4.61 V,温度为1109.8°C,此时电解槽的热场分布更加合理,槽电压较低,这有利于延长新型稀土电解槽的使用寿命,降低其能耗。     

铝电解槽槽体与环境界面换热系数的计算

通过分析铝电解槽不同部位以不同方式向外界环境散热的原理,基于玻尔兹曼定律及流体外掠平板的传热理论建立了槽体与环境界面换热系数的计算模型,实现对槽体与环境换热系数的计算。在此基础上,以侧部槽壳为例分析了槽体表面温度、空气流速以及槽型对换热系数的影响。结果表明:铝电解槽周围环境的空气对流形式为自然对流及强制对流的混合流,对流换热系数随着空气流速的增加而增大,而辐射换热系数不受流速影响;辐射换热系数随着槽体表面温度的升高而增大,同时对流换热系数随着槽体表面温度的升高小幅上升;槽型越大的铝电解槽与环境的对流换热系数越小。     

预焙槽的三维电热场仿真

利用有限元软件ANSYS建立了预焙槽的三维电热场模型。针对某厂240kA电解槽进行了三维电热场耦合分析,并将模型计算结果和测试结果进行了对比。本文介绍了该模型的特点,以及如何利用该模型对电解槽进行优化设计。     

聚铝沟排布对导流型铝电解槽热应力分布的影响

为了优化导流型铝电解槽聚铝沟设计方案,对槽内热应力分布特征进行研究分析。采用商用有限元计算软件ANSYS针对两种聚铝沟设计方案（即方案Ⅰ为工字型聚铝沟结构;方案Ⅱ为单聚铝沟结构）的导流槽模型进行了电-热-应力耦合计算,同时针对热应力引起的槽体形变进行模拟。结果表明：采用方案Ⅰ工字型聚铝沟结构时,槽体内部热应力较大,尤其是两端靠近横向聚铝沟的阴极炭块内部具有较大的应力集中,而采用方案Ⅱ单聚铝沟结构时,该处的应力集中得到了较好的缓和,槽体形变较小。     

电解生产铝钛合金研究与实践

介绍了在铝电解槽中加入含钛氧化钛直接电解生产铝钍合金的工业实践，通过调整电解工艺技术条件．使电解生产过程受到的影响降到最低程度，电解生产的铝钛合金应用于内燃机活塞与汽车轮毂,完全满足活塞与轮艇机械性能的要求。同时大幅度降低了铝钛合金制造成本。经济效益显著。并具有推广价值。     

Heat balance simulation of drained aluminum reduction cell

1　INTRODUCTIONThecarbon linedbottomoftheexistingHall Heroult(H H)cellworksasthecathodeandalsoasacontainer ,inwhichthemoltenaluminumpadisaccu mulatedtoaheightofabout 18to 2 0cm .Themetalpadisbeneficialtothewettabilityofthecarboncath odeandthereductionofcontactresistancebetweenthecarboncathodeandaluminumliquid .However ,becausethemoltenaluminumpadwhichalsoservesasthecellcathodecanbecomeirregularandvariableinthicknessduetoelectromagneticeffectsandbathcir culation ,itisrequiredthattheanodec…     

160kA预焙铝电解槽区域电流效率

论述了区域电流效率的意义，利用电流效率综合机理模型格区域参数估计模型计算出了１６０Ａ预焙槽的区域电流效率。结果表明，１６０ＫＡ预焙蝇各区域的电流效率很不均匀，最大值与最小值相差２０％以上，阳极义 区域电流效率相差可达４％以上，采用区域电流效率的观点，分析了某厂１６０ＫＡ预焙铝电解槽电流电流效率的特点，认为低电流效应区域的存在和面积偏大导致电解槽平均电流效率偏低，并由此提出了提高电流效率的途径。     

基于BP神经网络的铝电解槽热平衡控制系统

本文阐明了基于BP神经网络的控制系统在大型铝电解槽生产过程中热平衡控制的开发和应用。由于电解槽存在大滞后、多变量的非线性作用的影响,因此很难用常规的基于数学模型来稳定地控制热平衡,而神经网络的专家系统是人工神经网络论对人工智能和专家系统的重大发展,它克服了传统专家系统欠缺,获得更佳效果。     

铝合金的力学性能及其电导率

评述了影响铝合金力学性能和电导率的主要因素，说明铝合金的力学性能与其电导率有一定的关联。介绍了电导率在铝合金热处理工艺制定和力学性能检测中的应用，指出借助于电导率的测定，可以初步推测铝合金的某些力学性能和初步优化铝合金的某些热处理工参数，达到测试快速、无损和简便的目的。     

铝电解槽高温烟气加热启动的三维温度场数值模拟

针对大型预焙铝电解槽槽底形状复杂同时存在多块阳极的计算对象, 应用整体建模及耦合求解方法, 对烟气加热启动的温度场进行了数值计算. 计算模型中紊流模型采用RNGκ-ε模型, 用离散传播法计算辐射传热时可避免了复杂的空间积分运算, 使温度场的求解简单方便, 较好解决了电解槽烟气加热启动的温度场计算. 结果表明 烟气加热启动具有升温速度易控制、阴极表面最大温差被控制在100 ℃左右, 对扎缝和边部扎固糊的加热充分, 能较好地满足大型铝电解槽加热启动工艺要求.     

加工间隔的调整对铝电解生产的影响

针对电解槽下料量的调整来调节电解槽各项技术条件,使电解槽平稳生产,充分了解电解槽下料量对电解质成分的影响,在生产过程中总结出一些调整方法,对把握电解槽生产走向和电解质成分的调整起到非常好的作用。     

2219铝合金厚板搅拌摩擦焊接温度场数值模拟

通过已建立的数学模型利用ANSYS软件,对14mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接过程(搅拌头插入阶段和焊接稳定阶段)中的温度场进行数值模拟,并与在焊缝相应位置埋入热电偶检测结果进行对比分析.试验发现,搅拌头插入阶段焊缝的温度变化与焊接速度无关,开始阶段升温速率最大;焊接稳定阶段,沿板厚度方向呈现上宽下窄、上高下低的温度梯度分布趋势.两个阶段都是旋转频率越高,焊缝的峰值温度越高.结果表明,温度场模拟与试验检测结果基本吻合,数学模型正确.