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高密度阳极铝电解槽电-热场耦合仿真研究
1
作者
魏兴国
廖成志
+2 位作者
侯文渊
段鹏
李贺松
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期744-753,共10页
在铝电解槽中,阳极炭块内存在的气孔会降低炭块的导电和导热性能,并且增加炭渣,降低电流效率,导致炭耗和直流电耗升高。通过浸渍工艺得到的高密度阳极可以有效地降低炭块的气孔率。为了探究高密度阳极铝电解槽的电-热场变化和影响,基于A...
在铝电解槽中,阳极炭块内存在的气孔会降低炭块的导电和导热性能,并且增加炭渣,降低电流效率,导致炭耗和直流电耗升高。通过浸渍工艺得到的高密度阳极可以有效地降低炭块的气孔率。为了探究高密度阳极铝电解槽的电-热场变化和影响,基于ANSYS软件建立高密度阳极铝电解槽的电-热场耦合计算模型。研究结果表明:铝电解槽高密度阳极炭块的平均温度上升8.73℃,热应力增加,但形变量减小;侧部槽壳的平均温度下降28.59℃,热应力和形变量均降低,有利于保持槽膛内形稳定;热场变化主要与阳极炭块物性改变有关;槽电压降低49.16 mV,主要与炭块物性改变和电解质电阻率降低有关;高密度阳极电流全导通时间缩短3.39 h,可有效减弱换极产生的负面影响,阳极使用寿命可延长4 d,炭耗降低10.3 kg/t;铝电解槽反应能耗占比增加0.62%,电流效率提高1.69%,直流电耗降低270 kW·h/t。
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关键词
铝电解槽
高密度阳极
电-热场
耦合仿真
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职称材料
题名
高密度阳极铝电解槽电-热场耦合仿真研究
1
作者
魏兴国
廖成志
侯文渊
段鹏
李贺松
机构
中南大学能源科学与工程学院
中北大学能源与动力工程学院
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期744-753,共10页
基金
国家高技术研究发展项目(2010AA065201)
中南大学研究生自主探索创新项目(2021zzts0668)。
文摘
在铝电解槽中,阳极炭块内存在的气孔会降低炭块的导电和导热性能,并且增加炭渣,降低电流效率,导致炭耗和直流电耗升高。通过浸渍工艺得到的高密度阳极可以有效地降低炭块的气孔率。为了探究高密度阳极铝电解槽的电-热场变化和影响,基于ANSYS软件建立高密度阳极铝电解槽的电-热场耦合计算模型。研究结果表明:铝电解槽高密度阳极炭块的平均温度上升8.73℃,热应力增加,但形变量减小;侧部槽壳的平均温度下降28.59℃,热应力和形变量均降低,有利于保持槽膛内形稳定;热场变化主要与阳极炭块物性改变有关;槽电压降低49.16 mV,主要与炭块物性改变和电解质电阻率降低有关;高密度阳极电流全导通时间缩短3.39 h,可有效减弱换极产生的负面影响,阳极使用寿命可延长4 d,炭耗降低10.3 kg/t;铝电解槽反应能耗占比增加0.62%,电流效率提高1.69%,直流电耗降低270 kW·h/t。
关键词
铝电解槽
高密度阳极
电-热场
耦合仿真
Keywords
aluminum electrolyzer
high-density anode
electric-thermal field
coupling simulation
分类号
TF821 [冶金工程—有色金属冶金]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高密度阳极铝电解槽电-热场耦合仿真研究
魏兴国
廖成志
侯文渊
段鹏
李贺松
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
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