鋁電解槽是工業(yè)生產(chǎn)鋁的核心設(shè)備,而氧化鋁是工業(yè)生產(chǎn)鋁的主要原料,氧化鋁濃度分布情況直接影響電解槽的生產(chǎn)效率和運行穩(wěn)定性。同時,鋁電解槽在運行過程中需要保持良好的熱平衡,這樣可以減少鋁電解過程中的能耗,而氧化鋁的添加會破壞電解槽熱平衡。本文在國家國際科技合作專項項目的資助下,針對當前國內(nèi)外鋁電解槽氧化鋁濃度分布和下料過程電解質(zhì)溫度場研究的不足,開展了某420kA大型預(yù)焙電解槽氧化鋁濃度動態(tài)分布、最優(yōu)下料方式及下料過程電解質(zhì)濃度-熱場的研究,為氧化鋁下料工藝設(shè)計及優(yōu)化提供技術(shù)指導(dǎo)。本文的主要研究內(nèi)容與成果如下:（1）根據(jù)鋁電解槽中電解質(zhì)流場和氧化鋁濃度分布特點,本文基于氧化鋁下料與消耗數(shù)學(xué)模型,建立了氧化鋁濃度瞬態(tài)分布模型,實現(xiàn)了鋁電解槽全槽氧化鋁濃度按時間變化的分布情況的精確解析。針對該模型,本文首次提出并采用了全槽氧化鋁最大濃度/最小濃度c cmax min/、最大速度/最小速度v vmax min/、體積比volr以及面積比arear等時變因素,對下料過程中模型的周期穩(wěn)定性進行了分析,并與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行對比,很好地驗證了本文數(shù)值模型的正確性。（2）為了更好地完善鋁電解槽的下料方式,... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 鋁電解工業(yè)概述
    1.2 鋁電解槽原理
    1.3 國、內(nèi)外研究進展
    1.4 本文的研究內(nèi)容及意義
2 鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)運動的數(shù)學(xué)建模
    2.1 電解質(zhì)運動的簡化
    2.2 電解質(zhì)區(qū)域兩相流的數(shù)學(xué)建模
    2.3 氧化鋁消耗與下料過程的數(shù)學(xué)建模
    2.4 本章小結(jié)
3 鋁電解槽內(nèi)氧化鋁濃度分布的數(shù)值模擬分析
    3.1 電解質(zhì)區(qū)域有限元模型
    3.2 電解質(zhì)-陽極氣泡穩(wěn)態(tài)兩相流的數(shù)值模擬分析
    3.3 鋁電解槽內(nèi)氧化鋁濃度瞬態(tài)分布的數(shù)值模擬分析
    3.4 本章小結(jié)
4 鋁電解槽內(nèi)氧化鋁下料方案的優(yōu)化設(shè)計
    4.1 下料方案的配置
    4.2 下料點個數(shù)和位置的優(yōu)化選擇
    4.3 下料批次和周期的優(yōu)化選擇
    4.4 本章小結(jié)
5 鋁電解槽下料過程對電解質(zhì)溫度場的影響
    5.1 電解質(zhì)濃度-熱場的數(shù)學(xué)建模
    5.2 電解質(zhì)濃度-熱場耦合計算與結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論及展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及參與的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]CFD simulation of effect of anode configuration on gas–liquid flow and alumina transport process in an aluminum reduction cell[J]. 詹水清,李茂,周孑民,楊建紅,周益文.  Journal of Central South University. 2015(07)
[2]500kA級鋁電槽內(nèi)氧化鋁濃度場的數(shù)值模擬[J]. 江南,邱澤晶,張翮輝,張紅亮,楊帥,李劼,劉慶生.  中國有色金屬學(xué)報. 2015(03)
[3]鋁電解槽熔體內(nèi)氧化鋁濃度分布的數(shù)值模擬[J]. 詹水清,李茂,周孑民,周益文,楊建紅.  中國有色金屬學(xué)報. 2014(10)
[4]我國電解鋁工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 張國鋒.  廣州化工. 2013(12)
[5]大型鋁電解槽電解質(zhì)流場渦結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬[J]. 李劼,張翮輝,張紅亮,徐宇杰,楊帥,賴延清.  中國有色金屬學(xué)報. 2012(07)
[6]預(yù)焙鋁電解槽三維槽幫形狀的模擬計算[J]. 崔喜風(fēng),鄒忠,張紅亮,李劼,徐宇杰.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(03)
[7]底部出電型鋁電解槽母線結(jié)構(gòu)與電磁流場仿真優(yōu)化[J]. 劉業(yè)翔,梁學(xué)民,李劼,張紅亮,徐宇杰,丁鳳其,鄒忠.  中國有色金屬學(xué)報. 2011(07)
[8]氧化鋁含量對電解鋁生產(chǎn)主要技術(shù)參數(shù)的影響[J]. 徐衛(wèi)東,閆太網(wǎng).  山西冶金. 2007(05)
[9]156kA鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)兩相流動的數(shù)值模擬[J]. 夏小霞,周乃君,崔大光,包生重.  中國有色金屬學(xué)報. 2006(11)
[10]鋁電解金屬陽極上的氣泡析出行為[J]. 徐君莉,石忠寧,高炳亮,邱竹賢.  中國有色金屬學(xué)報. 2004(02)

碩士論文
[1]基于界面?zhèn)鳠釞C理的鋁電解槽綜合熱場分析模型及其應(yīng)用[D]. 楊帥.中南大學(xué) 2013
[2]鋁電解槽內(nèi)熔體渦運動與氧化鋁輸運過程的數(shù)值模擬研究[D]. 張翮輝.中南大學(xué) 2012
[3]鋁電解槽內(nèi)熔體運動數(shù)學(xué)建模及應(yīng)用研究[D]. 徐宇杰.中南大學(xué) 2010
[4]160kA預(yù)焙陽極鋁電解槽陰極內(nèi)襯電—熱—應(yīng)力計算機仿真研究[D]. 鄧星球.中南大學(xué) 2004



本文編號：3392341