320kA鋁電解槽電磁場(chǎng)分布計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、鋁電解槽內(nèi)電場(chǎng)、磁場(chǎng)分布狀況直接影響鋁電解生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性、電流效率、直流電耗和槽壽命。而且，在生產(chǎn)過(guò)程中，鋁電解槽的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布難以直接測(cè)量。因此，鋁電解槽電磁場(chǎng)分布計(jì)算仿真研究對(duì)電解槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新型電解槽具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。本文以320kA預(yù)焙鋁電解槽為研究對(duì)象，著重研究了電解槽的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布規(guī)律，并以優(yōu)化電磁場(chǎng)分布為目標(biāo)，從電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化出發(fā)，研究可實(shí)現(xiàn)低極距運(yùn)行，降低槽電壓，改善電磁場(chǎng)分布的鋁電解槽模型。

2、r>　　 首先，利用ANSYS電磁場(chǎng)有限元法，建立了320kA預(yù)焙鋁電解槽三維電磁場(chǎng)有限元模型，計(jì)算了鋁電解槽內(nèi)的電場(chǎng)分布和磁場(chǎng)分布，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了該計(jì)算模型的正確性，同時(shí)得到了320kA鋁電解槽的電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁力分布規(guī)律。
　　 其次，以改善電磁場(chǎng)分布，降低能耗為目的，設(shè)計(jì)了一種新型底部出電陰極結(jié)構(gòu)的鋁電解槽。應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言(APDL)，建立了該結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)計(jì)算模型，并對(duì)該結(jié)構(gòu)鋁電解槽進(jìn)行了整體優(yōu)化設(shè)

3、計(jì)。采用非對(duì)稱性補(bǔ)償母線設(shè)計(jì)優(yōu)化電磁場(chǎng)分布，通過(guò)與普通槽的電磁場(chǎng)分布情況進(jìn)行對(duì)比，該結(jié)構(gòu)鋁電解槽能減小鋁液層水平電流，磁場(chǎng)分布對(duì)稱性好，且垂直磁場(chǎng)Bz有所降低，鋁液層所受電磁力也相對(duì)減小，有利于改善槽內(nèi)鋁液的流動(dòng)狀態(tài)，具備較大的節(jié)能潛力。
　　 最后，研究了不同極距和鋁水平的電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁力場(chǎng)分布規(guī)律，以及對(duì)電解槽生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明：對(duì)于該槽型的320kA鋁電解槽，在其它技術(shù)參數(shù)不變的條件下，極距為4.2cm-