稀土电解槽内双电层-温度场耦合数值模拟

运用数值模拟软件COMSOL,建立10 kA底部阴极稀土电解槽阳极插入深度一定时电解槽双电层、温度场的耦合模型。对比稀土电解槽内双电层-温度场耦合前后模拟结果发现,耦合前后双电层电势分布形态基本一致,其数值没有明显差别;温度场的分布形态发生变化,温度分布均在阴阳极之间达到最高,并且耦合后出现高温逐渐下移现象,耦合前后其电解主要区域最高温差约3℃。根据双电层-温度场耦合数值模拟结果,为优化底部阴极电解槽的参数提供理论依据,加快电解槽的设计和开发。     

熔盐电解制取金属铈槽内温度场的数值模拟

采用COMSOL Multiphysics模拟软件对6 k A新型铈电解槽内温度场进行数值模拟。同时,在改变阴、阳极的插入深度时,对其温度场的分布变化情况进行分析。模拟结果表明,随着铈电解槽内阴、阳极插入深度的增加电解槽的温度逐渐升高,然而电解槽的底部的温度基本保持不变;阴、阳及插入深度逐渐的减小时,电解槽的温度逐渐减小,因此通过模拟后发现最佳的阴极插入深度约为290 mm,阳极插入深度约为250 mm。本文通过对铈电解槽温度场分布情况的模拟研究,对铈电解槽优化与开发设计具一定的指导意义。     

不同保温层厚度下稀土电解槽电热场分析

目前,稀土熔盐电解法是制取稀土金属的主要工业生产方法之一,其中电解槽保温层是影响电解温度的重要条件之一。以赣州某企业8 kA稀土电解槽为研究对象,利用COMSOL软件进行模拟仿真,研究电解槽保温层厚度不同的情况下电解槽的温度场和电场参数,得到不同保温层厚度下电解槽温度场与电场的分布情况。结果表明：电解槽在电解过程中保温层壁面的温度差要远大于石墨坩埚壁面温度差,表明保温层在电解槽电解过程中起着主要的保温作用;随着保温层厚度的增大,电解区域的温度逐渐增加,温度梯度逐渐减小,温度场分布更均匀;电解槽的阴极表面电流密度先增大后减小,在保温层厚度为78 mm时,阴极表面电流密度达到最大值,即3.568×10⁴ A/m²,阴极表面电流密度越大则电解槽电解效率越高。结合电场和温度场分布结果得出,当电解槽保温层的厚度为78 mm时,电解槽的电解效率最高。     

稀土电解槽内电解质导热系数的计算

根据混合熔盐导热系数计算原则,通过计算稀土电解槽内电解质单组分熔盐导热系数,从而预测稀土电解槽内三元系电解质熔盐导热系数,为稀土电解槽内温度场的研究提供了一个重要物性参数。     

铜电解槽内电热场的数值分析

以国内某冶炼厂铜电解槽为研究对象,建立了铜电解槽内电解液流场、温度场和电场作用数学模型,利用CFD商业软件,对槽内各物理场进行数值计算,重点考察了温度场和电场的分布状况,并进行了电解槽热平衡分析。结果表明:计算的槽面电解液温度分布状况与现场检测结果基本吻合,验证了模型的有效性;靠近入口区域电解液温度比出口附近低约1~2℃,极板间电解液温度比槽底部区域高约1~2℃,槽内电解液温度分布呈现不均匀状况,分析原因后提出了可行措施,为优化电解槽温度场分布、改进操作工艺参数提供了理论依据。      

稀土电解槽三维电场和温度场的分析研究

以6 kA稀土熔盐电解槽为研究对象,采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件,建立稀土熔盐电解槽三维电场和温度场的数学模型进行计算和分析。分析得出:稀土熔盐电解槽内电场分布以阴极与阳极之间电势梯度最大,电势线较为密集;温度场以阴极和阳极中间区域为主要发热区,说明电解发生区域主要集中在阴极与阳极中间。     

160kA大型预焙阳极电解槽温度场及槽帮与熔体间换热系数的计算

运用有限元方法,计算出电解槽的温度场分布,在此基础上,又运用热流管的原理,计算得到了电解槽槽膛内槽帮结壳与电解质和铝液熔体之间的换热系数。     

稀土电解槽温度场的模拟分析与研究

以15kA稀土电解槽为研究对象,利用COMSOL软件中的电热耦合模块对稀土电解槽的温度场进行模拟,对稀土电解槽内的温度分布规律进行分析。研究结果表明:稀土电解槽内横向温度分布为圆弧形阳极与其相邻的阴极之间温度最高,阴极与阴极之间温度稍低,纵向温度分布是从上至下先升高再降低。     

铝电解槽余热回收利用的基础研究

提出了利用熔盐换热系统回收利用铝电解余热的技术观点,并提出铝电解槽余热回收与氧化铝生产管道化熔出利用余热相结合的熔盐介质循环体系.系统地研究了换热系统与电解槽结构结合的问题,电解槽温度场优化的问题,换热介质的物理化学性质等问题.完成了2000A新型可换热铝电解槽的研制和试验工作,试验结果表明该电解槽可以平稳的运行,并可成功回收侧部散热量的80%,在回收热量的同时,还可以通过换热系统的运行,来人为控制电解槽的侧部结壳厚度,实现铝电解槽炉帮的可控制.     

稀土熔盐电解槽内温度场数值模拟

在前人电场及流场的研究基础上,考虑电热场及电解质流动对温度场分布的影响,利用差分法建立柱坐标下的能量传输方程的上风差分离散格式,采用FORTRAN97编程,对3kA钕电解槽的温度场进行了数值模拟。结果表明,电极之间的发热强度最大,但并不是电解槽的最高温区,高温区在接收器内部(1 100℃),模拟结果与实测结果比较吻合。     

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。     

基于电热场平衡锂电解强化研究

利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进行无量纲化研究,得到了方程:CI=30000×(ACD/40)~(-0.24519)×(Ar/150)~(0.79291)×(Ct/225)~(0.09835)×(Ch/700)~(0.37953),对于电解槽的放大设计,可以根据上述方程,不对电解槽进行复杂的建模计算,进而节省资源,提高效率。     

氯化物熔盐电解槽磁场模拟

氯化物熔盐电解槽内部磁场的稳定对电流效率的提升非常重要。以50 kA氯化物熔盐电解槽为研究对象，运用有限元软件COMSOL建立电解槽三维电磁场模型，模拟了50 kA电解槽不同平面x、y、z三个方向的磁场强度和电磁力分布特点，重点研究工艺参数对磁场强度和电磁力分布的影响。结果表明，电流增加，每个平面的磁场强度和电磁力均增加，且增幅相同；降低极距、增加电解质液面高度、增加阳极半径均会使磁场强度最大值和电磁力最大值增加。     

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.     

稀土熔盐电解过程电极双电层对电场的影响

建立了计算电解槽内部电场的数学模型；对电解槽内部电场进行了计算；通过考虑电极表面双电层和不考虑电极表面双电层两种情况经过对电解槽内部电场的比较，认为电极侧表面双电层和电极底表面与侧表面相交的角部区域双电层对电解槽内部电场分布都有一定的影响，在进行电场计算时，电极表面双电层是必须考虑的一个因素。     

镝铁阴极电蚀对稀土电解槽的电解特性影响分析

随着稀土熔盐电解槽电解过程的进行,阴极形状会随着时间的推移发生电腐蚀,电解槽底部阴极锥角α不断增大,对电解效率与热场产生了一定影响.以越南镝铁阴极稀土电解槽为研究对象,利用COMSOL多物理场耦合软件,计算了稀土电解槽中阴极不同电解阶段不同阴极形状的电解特性参数,得到了电解槽中不同阴极锥角α值与最大电流密度关系曲线图,并分析了电解槽内阴极电蚀对整个电解反应过程的影响,为电解槽的后期维护提供了参考依据.      

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。     

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。     

超重力对镍电极电解制氢的强化研究

在自行设计的超重力装置上以恒流条件进行水电解实验研究.实验考察了槽电压、超重力系数和泡沫镍孔径大小的关系.结果表明，超重力场显著提高了水电解的效率，在较高的重力系数和电流密度条件下，可明显降低槽电压.槽电压的降低取决于泡沫镍的孔径，小孔径的泡沫镍电极槽电压降接近于镍板，大孔径的泡沫镍电极槽电压降更大，有利于节能.为降低槽电压，实验考察了镍板电极与泡沫镍电极电解效率的临界关系.      

铝电解槽阴阳极热力分析仿真研究

铝电解是高能耗行业,节能降耗一直是铝电解行业致力研究的课题。借助大型通用有限元分析软件ANSYS,建立铝电解槽阴阳极热结构模型,对铝电解槽阴阳极的热场、应力场进行了数值仿真研究,为降低阴阳极接触电压提供数据支持。仿真结果表明：铝电解槽阴阳极的高温部分集中在阳极炭块底部和阴极中部。而应力集中在阴极底部接触部分,应力最小的地方在阳极炭碗部分。