工業(yè)化的發(fā)展使得各行業(yè)一直保持著對鋁的高需求量狀態(tài)。隨著鋁電解生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和發(fā)展,我國已具備獨(dú)立自主設(shè)計(jì)和建造大型預(yù)焙陽極鋁電解槽的技術(shù)和能力,在煙氣凈化和自動化控制技術(shù)上也取得了長足的進(jìn)步。但能源和原材料的供應(yīng)壓力以及國內(nèi)勞動力優(yōu)勢的逐年遞減,使得我國鋁電解工業(yè)正面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段,我國鋁電解行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)正在向鋁電解槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研發(fā)、工藝技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新、生產(chǎn)管理的精細(xì)控制等方向轉(zhuǎn)移,以達(dá)到生產(chǎn)運(yùn)行高效低耗的目的。鋁電解槽的設(shè)計(jì)要求從分析各種結(jié)構(gòu)材料的性能及其與生產(chǎn)工藝關(guān)系的角度出發(fā),借助于計(jì)算機(jī)仿真軟件模擬計(jì)算各物理場,比較不同設(shè)計(jì)方案的可行性及優(yōu)勢,進(jìn)而達(dá)到設(shè)計(jì)的優(yōu)化。對大量工業(yè)實(shí)測數(shù)據(jù)的研究與分析不僅是槽況診斷裝置、自動化操作控制程序和系統(tǒng)開發(fā)的前提,也是物理場計(jì)算中數(shù)學(xué)模型選擇和建立的基礎(chǔ),更是驗(yàn)證仿真計(jì)算準(zhǔn)確性、可靠性以及電解槽設(shè)計(jì)合理性的依據(jù)�，F(xiàn)階段國內(nèi)鋁電解領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)多集中在對物理場及槽況的模擬,由于測試設(shè)備和能力等條件的制約,對于鋁電解槽多物理場的大型工業(yè)測試與分析,只有少數(shù)專業(yè)測試團(tuán)隊(duì)能夠進(jìn)行,其以數(shù)據(jù)為主的測試報(bào)告內(nèi)容相對簡單,測試數(shù)據(jù)與分析... 

【文章來源】：東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 鋁的發(fā)現(xiàn)與工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展
        1.1.1 鋁的發(fā)現(xiàn)
        1.1.2 鋁電解的工業(yè)化生產(chǎn)
    1.2 冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法
        1.2.1 基本原理
            1.2.1.1 冰晶石-氧化鋁熔鹽結(jié)構(gòu)
            1.2.1.2 電極反應(yīng)
        1.2.2 電解鋁生產(chǎn)工藝流程
        1.2.3 鋁電解槽的類型
    1.3 課題提出的背景及意義
        1.3.1 原鋁產(chǎn)量與消費(fèi)量
        1.3.2 國內(nèi)外鋁電解生產(chǎn)水平與成本的差距
        1.3.3 現(xiàn)階段亟待解決的問題及課題的提出
    1.4 我國鋁電解槽多物理場仿真與工業(yè)測試研究現(xiàn)狀
        1.4.1 我國鋁電解槽多物理場仿真研究現(xiàn)狀
        1.4.2 我國鋁電解槽多物理場工業(yè)測試研究現(xiàn)狀
    1.5 課題內(nèi)容安排與創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 內(nèi)容安排
        1.5.2 課題創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 多物理場測試內(nèi)容及方法
    2.1 課題研究的對象與測試手段
    2.2 電壓平衡測試
        2.2.1 電壓平衡測試的內(nèi)容
        2.2.2 陽極電流分布測試方法
            2.2.2.1 陽極導(dǎo)桿等距壓降測試原理
            2.2.2.2 陽極導(dǎo)桿等距壓降測試方法
            2.2.2.3 陽極電流分布的計(jì)算
        2.2.3 電壓平衡測試參數(shù)與計(jì)算方法
            2.2.3.1 陰極壓降
            2.2.3.2 陽極壓降
            2.2.3.3 母線壓降
            2.2.3.4 極間壓降
            2.2.3.5 效應(yīng)分?jǐn)傠妷?br>        2.2.4 陰極電流分布測試與計(jì)算方法
        2.2.5 斜立母線電流計(jì)算方法
    2.3 能量平衡測試
        2.3.1 能量平衡測試的內(nèi)容
        2.3.2 能量平衡的計(jì)算方法
            2.3.2.1 能量收入計(jì)算
            2.3.2.2 能量支出計(jì)算
        2.3.3 能量平衡測點(diǎn)布置與測試方法
            2.3.3.1 槽殼
            2.3.3.2 罩板
            2.3.3.3 槽沿板
            2.3.3.4 陰極鋼棒
            2.3.3.5 鋁導(dǎo)桿
            2.3.3.6 搖籃架
            2.3.3.7 電解質(zhì)溫度
            2.3.3.8 煙氣流量、壓力及溫度
            2.3.3.10 環(huán)境溫度
            2.3.3.11 槽內(nèi)形
    2.4 磁場測試
        2.4.1 測試儀器、設(shè)備和測點(diǎn)布置
        2.4.2 計(jì)算方法
    2.5 流速場測試
        2.5.1 測試原理
        2.5.2 測試點(diǎn)分布與測試步驟
第3章 多物理場工業(yè)測試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
    3.1 電壓平衡測試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.1.1 陽極電流分布計(jì)算數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.1.2 電壓平衡測試計(jì)算數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.1.3 陰極電流分布計(jì)算數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.1.4 斜立柱母線電流計(jì)算數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.1.5 陽極導(dǎo)桿等距壓降測試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
    3.2 能量平衡測試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.2.1 能量平衡與熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.2.2 槽內(nèi)形數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
    3.3 磁場測試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.3.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.3.2 電磁力數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
            3.3.2.1 水平電磁力數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
            3.3.2.2 垂直電磁力數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.3.3 鋁液水平環(huán)流與電流分布之間的關(guān)系
        3.3.4 母線結(jié)構(gòu)配置分析
            3.3.4.1 立柱進(jìn)電比
            3.3.4.2 陰極母線的垂直位置
            3.3.4.3 端部繞行母線與槽底補(bǔ)償母線分析
    3.4 流速場測試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.4.1 水平流速場的分析
        3.4.2 鐵棒的溶蝕
        3.4.3 鋁水平、水平最大流速位置與沉淀高度
    3.5 小結(jié)
        3.5.1 多物理場測試分析的新視角
        3.5.2 多物理場測試結(jié)果分析總結(jié)
            3.5.2.1 按出電形式
            3.5.2.2 按陰極炭塊形式
            3.5.2.3 方案四、五、六電解槽的細(xì)節(jié)差異
        3.5.3 存在的問題與建議
第4章 反映導(dǎo)桿等距壓降狀態(tài)新方法的參數(shù)確定
    4.1 研究問題的提出與理論研究思路
    4.2 陽極導(dǎo)桿三維溫度場方程的推導(dǎo)和建立
    4.3 與陽極導(dǎo)桿等距壓降相關(guān)的參數(shù)確定
    4.4 方程及參數(shù)確定的現(xiàn)實(shí)意義與應(yīng)用
第5章 擬合公式與工業(yè)測試驗(yàn)證
    5.1 參數(shù)的工業(yè)測試
    5.2 擬合公式及物理意義
    5.3 擬合曲線與等距壓降曲線等效的數(shù)據(jù)分析說明
        5.3.1 數(shù)據(jù)分析完整示例說明
        5.3.2 其他數(shù)據(jù)圖示說明
    5.4 結(jié)論
第6章 溫度場反映鋁液液面狀態(tài)的理論研究
    6.1 問題研究的可行性
    6.2 理論研究與公式推導(dǎo)
        6.2.1 電流和溫度的關(guān)系的建立
            6.2.1.1 “0上”微元作為研究對象的F_v
            6.2.1.2 “0下”微元作為研究對象的F_v
            6.2.1.3 “0”微元作為研究對象的F_v
        6.2.2 導(dǎo)桿電流公式的推導(dǎo)與建立
        6.2.3 導(dǎo)桿溫度與鋁液高度間關(guān)系式的建立
    6.3 結(jié)論
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 研究內(nèi)容與結(jié)論
        7.1.1 電、熱、磁、流場測試結(jié)果間的相互關(guān)系
        7.1.2 電解槽的生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性和設(shè)計(jì)的合理性
        7.1.3 反映導(dǎo)桿等距壓降狀態(tài)和鋁液液面狀態(tài)的新方法
    7.2 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和主要工作


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于無線網(wǎng)的鋁電解槽電流分布在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 鐵軍,趙仁濤,張志芳,李月恒,王曉純,趙新亮.  材料與冶金學(xué)報(bào). 2010(S1)
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[6]168kA新型陰極高效節(jié)能鋁電解槽節(jié)能機(jī)理[J]. 王紫千,姜艷麗,馮乃祥.  化工學(xué)報(bào). 2009(11)
[7]鋁電解槽陰極鋁液液面波動實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王紫千,馮乃祥,彭建平,王耀武.  冶金自動化. 2009(04)
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博士論文
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[2]大型鋁電解槽非穩(wěn)態(tài)非均一模型及關(guān)鍵極節(jié)能技術(shù)研究[D]. 李賀松.中南大學(xué) 2006
[3]鋁電解槽內(nèi)電磁流動模型及鋁液流場數(shù)值仿真的研究[D]. 周萍.中南大學(xué) 2002

碩士論文
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[2]基于陽極電流波動信號的鋁電解槽槽況診斷方法研究[D]. 殷小寶.中南大學(xué) 2010
[3]對全球原鋁產(chǎn)業(yè)2000-2006年全要素生產(chǎn)率的研究[D]. 劉軼.山東理工大學(xué) 2009
[4]鋁電解槽槽膛內(nèi)形在線監(jiān)測的研究及應(yīng)用[D]. 林燕.中南大學(xué) 2007
[5]陽極導(dǎo)桿電流錄波分析系統(tǒng)[D]. 王震.華中科技大學(xué) 2007
[6]300kA鋁電解槽電熱應(yīng)力場及鈉膨脹應(yīng)力的仿真優(yōu)化研究[D]. 伍玉云.中南大學(xué) 2007
[7]基于信號特征分析的陽極效應(yīng)檢測與預(yù)報(bào)研究[D]. 劉飛岐.大連理工大學(xué) 2006
[8]鋁電解槽極距與鋁液波動在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D]. 張家奇.中南大學(xué) 2006
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[10]基于現(xiàn)代信號處理的鋁電解陽極效應(yīng)檢測定位的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 楊軍.大連理工大學(xué) 2005



本文編號：3172728