熔鹽電解法是生產(chǎn)稀土金屬及其合金的一種重要的方法。研究和實(shí)踐表明：電解槽內(nèi)部各物理場(chǎng),尤其是流場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)于生產(chǎn)的穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。對(duì)稀土電解槽內(nèi)流場(chǎng)和電場(chǎng)的研究,不僅可以為技術(shù)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù),還可以為新槽型的開(kāi)發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。然而,由于稀土金屬電解的高溫,及其電解質(zhì)的高腐蝕性,使稀土電解過(guò)程的研究比較困難。本論文依托ANSYS軟件,通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)目前工業(yè)化生產(chǎn)的上陰極電解槽內(nèi)部電解質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況以及電解槽內(nèi)部的電場(chǎng)進(jìn)行研究,考察流場(chǎng)和電壓的分布特點(diǎn),并通過(guò)物理模擬的方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,以期對(duì)槽型結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和工藝操作參數(shù)的優(yōu)化提出建議。選擇具有代表性的6 kA上陰極稀土電解槽為研究對(duì)象,采用RSM對(duì)電解槽內(nèi)部氣液兩相流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究,結(jié)果表明：電解過(guò)程中產(chǎn)生的陽(yáng)極氣體主要沿著陽(yáng)極內(nèi)表面附近靠浮力逸出電解槽,在電解槽底部基本不含陽(yáng)極氣體；陽(yáng)極氣體在逸出電解槽的過(guò)程中,在電解質(zhì)自由液面以下50 mm,距離陽(yáng)極內(nèi)壁5 mm處達(dá)到最大,其最大速度為1.2 m/s。在電解槽內(nèi)部主要存在陽(yáng)極內(nèi)壁附近的上升流和陰極附近的下降流,該流動(dòng)趨勢(shì)使得在陰陽(yáng)極之間形... 

【文章來(lái)源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 稀土熔鹽電解技術(shù)概述
        1.2.1 稀土電解槽的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.2 上插式陰極結(jié)構(gòu)電解槽存在的問(wèn)題
    1.3 稀土電解槽流場(chǎng)研究綜述
        1.3.1 兩相流經(jīng)典模型
        1.3.2 經(jīng)典湍流模型
    1.4 研究的目的意義
2 技術(shù)路線及主要研究?jī)?nèi)容
    2.1 技術(shù)路線
    2.2 主要研究?jī)?nèi)容
    2.3 課題的創(chuàng)新點(diǎn)
3 稀土熔鹽電解槽流場(chǎng)模擬
    3.1 數(shù)值模擬
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 模擬區(qū)域
        3.1.3 電解質(zhì)和陽(yáng)極氣體物性參數(shù)的確定
        3.1.4 邊界條件及計(jì)算方法
        3.1.5 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
    3.2 物理模擬
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原理
        3.2.2 水模型實(shí)驗(yàn)裝置
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.4 物理模擬結(jié)果及分析
    3.3 本章小結(jié)
4 底部側(cè)吹氣體攪拌模型下的電解槽流場(chǎng)模擬
    4.1 氣體攪拌機(jī)制
    4.2 模型示意圖
    4.3 數(shù)值模擬
        4.3.1 模擬區(qū)域
        4.3.2 邊界條件
        4.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.3.4 氣體預(yù)熱過(guò)程模擬結(jié)果
    4.4 物理模擬
        4.4.1 物理模型示意圖
    4.5 物理模擬結(jié)果及分析
    4.6 本章小結(jié)
5 稀土熔鹽電解槽電場(chǎng)模擬
    5.1 電解槽基本結(jié)構(gòu)
    5.2 槽電壓
        5.2.1 結(jié)構(gòu)壓降
        5.2.2 分解電壓
        5.2.3 熔體電壓
    5.3 熔體電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的建立
        5.3.1 控制方程
        5.3.2 基本假設(shè)及邊界條件
    5.4 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        5.4.1 不同極距下的模擬結(jié)果
        5.4.2 不同陰極直徑下的模擬結(jié)果
        5.4.3 不同陰極深度下的模擬結(jié)果
        5.4.4 不同陰陽(yáng)極深度下的模擬結(jié)果
    5.5 槽電壓的平衡
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝


【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
[1]10KA新型稀土電解槽電場(chǎng)和流場(chǎng)的模擬研究[D]. 閆曉明.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2010
[2]稀土電解槽電場(chǎng)及流場(chǎng)的模擬研究[D]. 米蘭.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2008
[3]10KA底部陰極稀土熔鹽電解槽槽型設(shè)計(jì)[D]. 王春慧.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3426169