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硕士论文 基于ANSYS的大型预焙铝电解槽热电场的仿真

  • 简介:北方工业大学硕士学位论文,利用ANSYS软件进行热电场的模拟,并各影响要素进行了较全面和深入的研究。,摘要,铝电解槽中电、热场分布状况直接影响到电解槽的稳定性以及电流效率和能量消,耗,而且,在生产实践中,铝电解槽的电、热场分布
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适用专业:检测技术与自动化装置
适用年级:硕士
论文编号:196451

论文简介:
北方工业大学硕士学位论文,利用ANSYS软件进行热电场的模拟,并各影响要素进行了较全面和深入的研究。
摘要
铝电解槽中电、热场分布状况直接影响到电解槽的稳定性以及电流效率和能量消
耗,而且,在生产实践中,铝电解槽的电、热场分布难以直接测量。因此,对铝电解
槽电、热分布的计算机仿真研究有着十分重要的意义。
本文借助大型通用有限元分析软件ANSYS,对铝电解槽电、热场分布进行了研
究。首先,分析了铝电解槽结构,针对正常生产情况,给出了铝电解槽电、热场三维
静态物理模型及数学模型,并结合铝电解槽的实际情况,给出模型的边界条件。其次,
结合160kA铝电解槽进行了铝电解槽电、热场的仿真分析,结果表明:160kA铝电
解槽正常生产过程,能量总支出为每秒607.96kW,其中:槽体上部散热量143.48kW、
槽体侧部散热量114kW、槽体底部散热量13.8kW、补偿电解所需能量336.68kW:能
量总收入为每秒610.24kw,槽总电压为3.814V,其分布为:阳极压降O.36V、阴极
压降O.357V、极问压降1.297V、极化压降I.gV。在此基础上,通过相应的参数调整,
对350kA铝电解槽电、热场进行了计算,重点给出铝电解槽达到静态能量平衡且各
阳极高度相同时,槽内阳极炭块电、热场的分布情况,并对铝电解正常生产中,新换
阳极不导电和完全导电时,槽内正常工作的阳极炭块的电、热场分布情况分别做了仿
真分析。最后,针对160kA铝电解槽阳极结构尺寸进行了优化设计,给出了两种可
行的优化设计方案。两优化方案中,阳极炭块尺寸均增加,钢爪直径、钢爪深度也均
增加。其中一方案,阳极炭块长、宽、高依次增加62ram、5mm、55mm,钢爪直径、
深度依次增加18mm、13ram;另一方案,阳极炭块长、宽、高依次增加76ram、6mm、
llmm,钢爪直径、深度依次增加25ram、18mm。两种优化方案降低槽电压分别为
58mV、91mV,电能消耗相应的减少了197.2kWh/t-Ai、309.4kwM-Al。
关键词:铝电解槽,电场,热场,阳极,ANSYS


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  • 硕士论文-基于ANSYS的大型预焙铝电解槽热电场的仿真
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