114.5ka導(dǎo)流型鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及多場(chǎng)仿真

1、中圖分類號(hào)UDCTKl75669碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼密級(jí)105331145kA導(dǎo)流型鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及多場(chǎng)仿真Thestructuredesignofcathodeandsimulationonmultiplephysicalfieldsofdrainedreductioncell作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：論文答辯日期塑!圭：蘭：≥王瑞雪動(dòng)力工程及工程熱物理熱能工程能源科學(xué)與工程學(xué)院周乃君教授、博導(dǎo)7答

2、辯委員會(huì)主席』妞中南大學(xué)2013年5月摘要1145kA導(dǎo)流型鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及多場(chǎng)仿真摘要：導(dǎo)流型鋁電解槽是20世紀(jì)80年代提出來的一種新概念鋁電解槽，由于其陽(yáng)極底掌下不存在鋁液的緣故，能保持在較低極距下運(yùn)行，具有巨大的節(jié)能潛力和誘人的市場(chǎng)前景。對(duì)導(dǎo)流型鋁電解槽的多物理場(chǎng)進(jìn)行仿真研究，臺(tái)e48好的評(píng)估其節(jié)能潛力及運(yùn)行中可能存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流槽在我國(guó)的產(chǎn)業(yè)化具有十分重要的意義。本文以橫向課題“1145kA導(dǎo)流槽改造及仿真

3、優(yōu)化研究”為依托，以某鋁業(yè)公司1145kA兩點(diǎn)進(jìn)電鋁電解槽為研究對(duì)象，對(duì)常規(guī)電解槽及導(dǎo)流槽的電熱場(chǎng)、電磁場(chǎng)及流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值仿真優(yōu)化。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：1)運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件，建立了一套基于1145kA兩點(diǎn)進(jìn)電鋁電解槽的電場(chǎng)、熱場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)多場(chǎng)耦合仿真模型；在同一臺(tái)電解槽上實(shí)現(xiàn)了電熱場(chǎng)的耦合，以及電磁流場(chǎng)的耦合；2)建立了1145kA常規(guī)鋁電解槽及導(dǎo)流槽1／4槽三維電熱解析模型，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了深入分析。得出導(dǎo)流槽的

4、槽體系電壓為3312V，爐幫厚度為98cm。電熱場(chǎng)仿真計(jì)算偏差小于10％；3)針對(duì)某鋁業(yè)公司1145kA兩點(diǎn)進(jìn)電鋁電解槽提出了一套比較合理的導(dǎo)流槽改造方案：采用中間與四周均開溝的方式、中間抬高50cm的陰極炭塊傾斜方式、增加一層20cm厚的碳陶瓷纖維板、增加氧化鋁覆蓋層厚度20cm、以及使用TiB2復(fù)合涂層材料等；4)對(duì)電磁場(chǎng)以及由電磁力為主要驅(qū)動(dòng)力的流場(chǎng)的仿真結(jié)果進(jìn)行了深入分析，得出了電磁場(chǎng)及電磁力的大小及其整體電磁力的分布；對(duì)在電磁