40kA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。

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。

熔盐制钠电解槽电场的数值模拟

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。

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。

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。

40kA隔膜钠电解槽电场的三维模拟

借助已有的无隔膜钠电解槽的研究成果,采用数值模拟的方法对有隔膜钠电解槽的隔膜置于不同位置时候的电场分布情况进行了三维仿真模拟,同时根据工业电解槽中电解质电压的计算方法给出了阴阳极之间熔体的具体分布是影响熔盐电解质电压变化的决定性因素,隔膜位置的改变会使得熔体电压发生较大变化,但对自身的影响很小,内外表面的电势差维持在0.2 V左右,最终得出隔膜向阴极靠近时对40 kA隔膜钠电解槽的实际电解生产有利.

基于DSP的钠电解槽现场智能终端的设计

针对工业现场控制对象——氯化钠熔盐电解槽,以TI公司的TMS320F243DSP为核心处理器,设计了一个具有现场总线接口和智能控制功能的现场智能终端。以实现钠电解槽的智能化现场控制为目的,充分利用DSP片内集成高速AD和CAN2.0B接口等功能模块的特点,从硬件结构上对智能终端进行了设计和分析,并以功能模块的结构给出了终端软件的设计方法。在实现全数字控制的同时还实现了多种智能算法的柔性化设计和应用。最后给出现场实验结果。

Simulation of thermal and sodium expansion stress in aluminum reduction cells

Two finite element(FE) models were built up for analysis of stress field in the lining of aluminum electrolysis cells.Distribution of sodium concentration in cathode carbon blocks was calculated by one FE model of a cathode block.Thermal stress field was calculated by the other slice model of the cell at the end of the heating-up.Then stresses coupling thermal and sodium expansion were considered after 30 d start-up.The results indicate that sodium penetrates to the bottom of the cathode block after 30 d start-up.The semi-graphitic carbon block has the largest stress at the thermal stage.After 30 d start-up the anthracitic carbon has the greatest sodium expansion stress and the graphitized carbon has the lowest sodium expansion stress.Sodium penetration can cause larger deformation and stress in the cathode carbon block than thermal expansion.