發(fā)布時(shí)間：2021-05-06 22:31

　　工業(yè)化的發(fā)展使得各行業(yè)一直保持著對(duì)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(dòng)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(dòng)力優(yōu)勢(shì)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)�，F(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(chǎng),比較不同設(shè)計(jì)方案的可行性及優(yōu)勢(shì),進(jìn)而達(dá)到設(shè)計(jì)的優(yōu)化。對(duì)大量工業(yè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的研究與分析不僅是槽況診斷裝置、自動(dòng)化操作控制程序和系統(tǒng)開發(fā)的前提,也是物理場(chǎng)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)。現(xiàn)階段國內(nèi)鋁電解領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)多集中在對(duì)物理場(chǎng)及槽況的模擬,由于測(cè)試設(shè)備和能力等條件的制約,對(duì)于鋁電解槽多物理場(chǎng)的大型工業(yè)測(cè)試與分析,只有少數(shù)專業(yè)測(cè)試團(tuán)隊(duì)能夠進(jìn)行,其以數(shù)據(jù)為主的測(cè)試報(bào)告內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單,測(cè)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(jí)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(chǎng)仿真與工業(yè)測(cè)試研究現(xiàn)狀
        1.4.1 我國鋁電解槽多物理場(chǎng)仿真研究現(xiàn)狀
        1.4.2 我國鋁電解槽多物理場(chǎng)工業(yè)測(cè)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(chǎng)測(cè)試內(nèi)容及方法
    2.1 課題研究的對(duì)象與測(cè)試手段
    2.2 電壓平衡測(cè)試
        2.2.1 電壓平衡測(cè)試的內(nèi)容
        2.2.2 陽極電流分布測(cè)試方法
            2.2.2.1 陽極導(dǎo)桿等距壓降測(cè)試原理
            2.2.2.2 陽極導(dǎo)桿等距壓降測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試
        2.3.1 能量平衡測(cè)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(cè)點(diǎn)布置與測(cè)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(chǎng)測(cè)試
        2.4.1 測(cè)試儀器、設(shè)備和測(cè)點(diǎn)布置
        2.4.2 計(jì)算方法
    2.5 流速場(chǎng)測(cè)試
        2.5.1 測(cè)試原理
        2.5.2 測(cè)試點(diǎn)分布與測(cè)試步驟
第3章 多物理場(chǎng)工業(yè)測(cè)試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
    3.1 電壓平衡測(cè)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(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
    3.2 能量平衡測(cè)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(chǎng)測(cè)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(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析與結(jié)果
        3.4.1 水平流速場(chǎng)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(chǎng)測(cè)試分析的新視角
        3.5.2 多物理場(chǎng)測(cè)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(chǎng)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(cè)試驗(yàn)證
    5.1 參數(shù)的工業(yè)測(cè)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(chǎng)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(duì)象的F_v
            6.2.1.2 “0下”微元作為研究對(duì)象的F_v
            6.2.1.3 “0”微元作為研究對(duì)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(chǎng)測(cè)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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博士論文
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碩士論文
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[2]基于陽極電流波動(dòng)信號(hào)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(duì)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(cè)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(chǎng)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(hào)特征分析的陽極效應(yīng)檢測(cè)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(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D]. 張家奇.中南大學(xué) 2006
[9]鋁電解槽陽極導(dǎo)桿電流示波器的研制[D]. 文斌.華中科技大學(xué) 2006
[10]基于現(xiàn)代信號(hào)處理的鋁電解陽極效應(yīng)檢測(cè)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(hào)：3172728