基于ANSYS的大型預(yù)焙鋁電解槽熱電場的仿真.pdf

1、鋁電解槽中電、熱場分布狀況直接影響到電解槽的穩(wěn)定性以及電流效率和能量消耗，而且，在生產(chǎn)實踐中，鋁電解槽的電、熱場分布難以直接測量。因此，對鋁電解槽電、熱分布的計算機仿真研究有著十分重要的意義。 本文借助大型通用有限元分析軟件ANSYS，對鋁電解槽電、熱場分布進行了研究。首先，分析了鋁電解槽結(jié)構(gòu)，針對正常生產(chǎn)情況，給出了鋁電解槽電、熱場三維靜態(tài)物理模型及數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合鋁電解槽的實際情況，給出模型的邊界條件。其次，結(jié)合160kA鋁

2、電解槽進行了鋁電解槽電、熱場的仿真分析，結(jié)果表明：160kA鋁電解槽正常生產(chǎn)過程，能量總支出為每秒607.96kW，其中：槽體上部散熱量143.48kW、槽體側(cè)部散熱量114kW、槽體底部散熱量13.8kW、補償電解所需能量336.68kW；能量總收入為每秒610.24kW，槽總電壓為3.814V，其分布為：陽極壓降0.36V、陰極壓降0.357V、極間壓降1.297V、極化壓降1.8V。在此基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整，對350kA鋁電

3、解槽電、熱場進行了計算，重點給出鋁電解槽達到靜態(tài)能量平衡且各陽極高度相同時，槽內(nèi)陽極炭塊電、熱場的分布情況，并對鋁電解正常生產(chǎn)中，新?lián)Q陽極不導(dǎo)電和完全導(dǎo)電時，槽內(nèi)正常工作的陽極炭塊的電、熱場分布情況分別做了仿真分析。最后，針對160kA鋁電解槽陽極結(jié)構(gòu)尺寸進行了優(yōu)化設(shè)計，給出了兩種可行的優(yōu)化設(shè)計方案。兩優(yōu)化方案中，陽極炭塊尺寸均增加，鋼爪直徑、鋼爪深度也均增加。其中一方案，陽極炭塊長、寬、高依次增加62mm、5mm、55mm，鋼爪直徑、