阴、阳极结构优化对稀土电解槽电热场的影响

针对稀土电解槽中阳极消耗后变形及阴极棒底部电流密度过大导致电热场分布不合理的现象,本文以某企业8 kA稀土电解槽为研究对象,运用COMSOL多物理场耦合软件对阳极倾角和阴极结构同时优化后的模型进行了三维电热场的模拟,并对电解槽的电热场分布进行分析研究。结果表明:在阴极棒底部优化成半球形结构后,阴极底部电流密度降低,且电解槽的下半部分电场分布更为均匀,改善了电解槽的局部过热的情况;阳极倾角适当增大,可以使槽内电压降低,高温区域向槽底转移;在阴极底部半球形结构条件下,当阳极倾角为8°、插入深度为320 mm时,电热场分布最为合理。

420 kA铝电解槽电热场仿真及实测分析

文章以有限元分析软件ANSYS为平台,对某420 kA电解槽的电-热场进行了仿真,选取了合适的边界条件,建立了三维电-热场模型,进行模拟分析,并与实测工艺参数进行比对,进一步验证仿真结果,为电解槽内衬保温结构设计和优化电解工艺参数提供参考。

铝电解槽三维电热场的ANSYS分析

利用有限元分析软件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 .为铝电解槽的优化设计提供了准确。

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。

160kA预焙铝电解槽在低分子比和低温条件下的三维电热场

利用有限元分析软件ANSYS建立了160kA铝电解槽1/4整槽的三维实体模型和有限元模型。在假定的合适边界条件下,对比分析了电解槽在转变为低分子比、低温条件下前、后的三维电热场分布情况。仿真结果表明:当电解槽转变为低分子比、低温条件后,伸腿增长,结壳增厚,槽底更冷;电解质初晶等温线在底部耐火砖中的位置由中部上移,靠近阴极炭块底部,在端部阴极炭块内水平方向等温线倾斜较大;当降低电解质分子比和电解温度时,增强端部2个炭块高度方向上导热性能,并进行相应的电解工艺和电解槽结构的改进,才有利于提高电流效率。

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。

铝电解槽电热场计算精度与网格密度的关系

以某300 kA铝电解槽为实验对象,利用有限元商业软件ANSYS12.0建立其1/4槽电热模型,研究电热场计算精度与网格密度的关系。首先,通过在同一模型但不同网格划分策略下的计算结果和计算时间的实验比较,初步确定整体网格划分方案,再在模型局部区域进行网格疏密的探索研究。研究结果表明:对于铝电解槽电热场仿真精度而言,电流密度越大的区域受网格密度影响越大,应采用较细的网格;而电势梯度和温度梯度并非网格密度的决定性因素;最终确定所用算例模型的网格划分方案为:x和y方向单元尺寸均为30 mm,z方向阳极钢爪与阳极炭块接触部分取40 mm,z方向其余部分取70 mm,此时,计算精度高且计算效率最高。

铝电解槽三维电热场耦合分析

利用有限元软件ANSYS,建立了包含摇篮架在内的铝电解槽完整的有限元模型。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。模拟结果说明所建模型是正确的,为电解槽的优化设计和改造提供参考。

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

基于电热场耦合条件下稀土电解槽电极结构优化模拟

以3kA钕电解槽为研究模型,考虑到电热场在电解过程中的相互影响,运用COMSOL有限元模拟软件建立了的电热耦合模型,并对不同配比的电极插入深度、极间距进行仿真模拟。结果表明,在一定槽电压下,电极插入深度与极间距之间存在配比关系,配比关系影响电流和温度分布。电热场耦合后,在4.2V槽电压下,电极插入深度为220 mm、极间距75 mm时的电流效率较高,电解过程更加稳定。

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。

铝电解槽电热场解析技术的发展

介绍铝电解槽电热解析模型的发展和现状 ,比较了各模型的优缺点。

无隔板镁电解槽三维电热场耦合分析

运用大型有限元分析软件ANSYS耦合研究无隔板镁电解槽三维电热场,建立数学模型,分析边界条件,得到电解槽的电势和温度分布。以120 kA无隔板镁电解槽为例,建立1/2全槽三维电热耦合模型,进行实例电热耦合分析,并与一维计算方法进行比较,探讨了阳极头温度、阳极断面电流密度和电解质压降的准确性。

300kA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300 kA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。

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。

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。

铝电解槽电热场仿真分析在实践生产中应用的研究

以电解生产技术参数为设定条件,利用有限元ANSYS为平台,建立200 kA电解槽三维电热场模型,对其进行模拟分析,其结果显示电解槽在生产中存在炉帮厚、伸腿长及内热不足等问题,这与生产中存在的问题基本相符。本文通过有限元ANSYS建模、分析、诊断铝电解生产中电热场的实际情况,提出优化方案,为铝电解槽的优化生产工艺参数提供了可靠、快速的方法和手段。

240kA铝电解槽电热场测试与分析

对某公司3台240kA铝电解槽进行了电热场和能量平衡技术测试,评价了进电母线断面的选择、电流分配、能量支出的合理性,为改善生产工艺技术条件提供了依据。

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。

6kA镨钕电解槽不同阴极直径下的电热场耦合模拟

以6kA镨钕电解槽为研究对象,运用多物理场有限元分析软件COMSOL对不同阴极直径下的6kA镨钕电解槽电解过程进行电热场耦合数值模拟,分析阴极直径对槽内电热场的影响。结果表明,随着阴极直径的改变,电解槽内的电场与温度场均发生变化并且相互影响,结合实际生产经验和模拟仿真研究,认为阴极直径为80mm时,可使6kA镨钕电解槽产生足够电解反应发生的焦耳热,电解效率良好。