發(fā)布時間：2020-04-08 01:09

【摘要】：初晶溫度是電解質(zhì)重要的物理和化學(xué)性質(zhì)之一,同時也是熔鹽電解工藝重要的參考數(shù)據(jù),掌握初晶溫度信息對提高電流效率、降低能耗、電解槽控制有積極意義。因此初晶溫度的研究是展開低溫電解工藝、新型電解裝備開發(fā)等節(jié)能降耗,綠色環(huán)保生產(chǎn)研究的重要前提之一。本課題的主要目的是設(shè)計一套測量鋁電解質(zhì)初晶溫度的設(shè)備,為電解鋁的生產(chǎn)過程提供依據(jù)。初晶溫度的測量方法有目測法、熱分析法和差熱分析法等,其中熱分析法中的步冷曲線法適用于實(shí)時檢測并作為本次課題的理論基礎(chǔ)。針對鋁電解車間有強(qiáng)磁場干擾,鋁電解槽數(shù)量大等特點(diǎn),設(shè)計一套便攜式可移動測量裝置。前端只負(fù)責(zé)溫度采集,并通過ZigBee無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)處理單元,數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)實(shí)時接收溫度數(shù)據(jù),顯示溫度曲線,計算初晶溫度等,這樣技術(shù)人員只需要移動前端溫度采集單元就可以完成初晶溫度的測量。本文闡述了初晶溫度檢測裝置的功能需求,包括采集到精確地溫度數(shù)據(jù),實(shí)時顯示溫度和曲線等,針對這些功能需求提出多種技術(shù)方案并對比其優(yōu)缺點(diǎn),選擇最合適的方案。設(shè)計了前端溫度采集單元的硬件電路,搭建測試平臺并對硬件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和改進(jìn)。在學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng),Qt應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)上,編寫了數(shù)據(jù)處理單元的軟件代碼。另外對初晶溫度算法進(jìn)行了研究,根據(jù)步冷曲線的特征提出差分法和密度法計算初晶溫度,利用現(xiàn)場采集的實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析最終采用溫度密度法。對裝置進(jìn)行標(biāo)定,并根據(jù)測試結(jié)果對裝置改進(jìn)。最后用信號發(fā)生器模擬熱電偶信號進(jìn)行演示和測試,并在信號中增加噪聲,對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析。系統(tǒng)測試結(jié)果表明,用戶可以通過該裝置準(zhǔn)確的完成對鋁電解質(zhì)初晶溫度的測量。
【圖文】：

衡的速度冷卻，觀察并記錄冷卻過程中溫度隨時間的變化，繪制不同組成試樣的冷卻曲逡逑線，，以溫度為橫坐標(biāo)，組份為縱坐標(biāo)，將冷卻曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和停頓點(diǎn)相應(yīng)的溫度轉(zhuǎn)移逡逑到“組份－溫度”圖上，這些轉(zhuǎn)折點(diǎn)和停頓點(diǎn)即為該成分的初晶溫度。如圖２．２中的ｔｌ、逡逑ｔ２、ｔ３、ｔ４和ｔ５分別為純物質(zhì)Ｂｉ、組成為Ａ、組成為Ｂ、組成為Ｃ和Ｃｄ純物質(zhì)的初晶逡逑溫度。該方法人為干預(yù)少，也可以固定其實(shí)驗的環(huán)境，因此獲取的初晶溫度較為準(zhǔn)確。逡逑＼邐＼邐＾邐Ｂｉ（ｓ）＋（ｓ）逡逑時間邐Ｂｉ邐Ｃｄ逡逑冷卻曲線邐Ｂｉ－Ｃｄ系統(tǒng)的相圖逡逑圖２．２Ｂｉ－Ｃｄ體系冷卻曲線逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｂｉ－Ｃｄ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｃｏｏｌｉｎｇ邋ｃｕｒｖｅ逡逑第三種方法是差熱分析法，原理就是在一定溫度下以同樣的速率加熱或者冷卻樣品逡逑和基準(zhǔn)體（在加熱或冷卻過程中不發(fā)生相變或其他變化的物質(zhì)），記錄它們的溫度差。逡逑溫差的產(chǎn)生是由于發(fā)生相變或其他變化產(chǎn)生熱效應(yīng)的結(jié)果。測試方法是將兩根材質(zhì)和均逡逑勻性相同的熱電偶分別插入試樣和基準(zhǔn)體中，并將兩支熱電偶的冷端的一個同級（常是逡逑正極）相連，另一端和測量儀表相連，如果試樣在加熱或冷卻過程中產(chǎn)生熱效應(yīng)，線路逡逑中將產(chǎn)生電勢差，并將該電勢轉(zhuǎn)化為溫度，然后以溫度為橫坐標(biāo)，溫度差為縱坐標(biāo)作圖，逡逑從曲線上就可以找到電解質(zhì)初晶溫度。該方法的優(yōu)點(diǎn)是人為誤差小，實(shí)驗準(zhǔn)確，但是價逡逑格相對比較昂貴

東北大學(xué)碩士學(xué)位論文邐第２章系統(tǒng)需求分析及方案設(shè)計逡逑鋁電解質(zhì)會析出晶體，因相變潛熱的存在致使系統(tǒng)降溫趨勢發(fā)生變化，當(dāng)系統(tǒng)降溫緩慢逡逑而結(jié)晶放熱量大時，步冷曲線會出現(xiàn)平臺或者轉(zhuǎn)折點(diǎn)，采用高溫傳感器測量溫度，同時逡逑記錄溫度變化曲線，測出第一相變點(diǎn)的溫度就是鋁電解質(zhì)溫度。逡逑測量鋁電解質(zhì)溫度的測量探頭如下圖２．２所示：逡逑？逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF821

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2618660