114.5ka導流型鋁電解槽陰極結構設計及多場仿真

1、中圖分類號UDCTKl75669碩士學位論文學校代碼密級105331145kA導流型鋁電解槽陰極結構設計及多場仿真Thestructuredesignofcathodeandsimulationonmultiplephysicalfieldsofdrainedreductioncell作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導教師：論文答辯日期塑!圭：蘭：≥王瑞雪動力工程及工程熱物理熱能工程能源科學與工程學院周乃君教授、博導7答

2、辯委員會主席』妞中南大學2013年5月摘要1145kA導流型鋁電解槽陰極結構設計及多場仿真摘要：導流型鋁電解槽是20世紀80年代提出來的一種新概念鋁電解槽，由于其陽極底掌下不存在鋁液的緣故，能保持在較低極距下運行，具有巨大的節(jié)能潛力和誘人的市場前景。對導流型鋁電解槽的多物理場進行仿真研究，臺e48好的評估其節(jié)能潛力及運行中可能存在的問題和風險。這對于實現(xiàn)導流槽在我國的產業(yè)化具有十分重要的意義。本文以橫向課題“1145kA導流槽改造及仿真

3、優(yōu)化研究”為依托，以某鋁業(yè)公司1145kA兩點進電鋁電解槽為研究對象，對常規(guī)電解槽及導流槽的電熱場、電磁場及流場進行了數值仿真優(yōu)化。本文主要研究內容和結論如下：1)運用ANSYS有限元分析軟件，建立了一套基于1145kA兩點進電鋁電解槽的電場、熱場、磁場、流場多場耦合仿真模型；在同一臺電解槽上實現(xiàn)了電熱場的耦合，以及電磁流場的耦合；2)建立了1145kA常規(guī)鋁電解槽及導流槽1／4槽三維電熱解析模型，并對其結果進行了深入分析。得出導流槽的

4、槽體系電壓為3312V，爐幫厚度為98cm。電熱場仿真計算偏差小于10％；3)針對某鋁業(yè)公司1145kA兩點進電鋁電解槽提出了一套比較合理的導流槽改造方案：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復合涂層材料等；4)對電磁場以及由電磁力為主要驅動力的流場的仿真結果進行了深入分析，得出了電磁場及電磁力的大小及其整體電磁力的分布；對在電磁