国家自然科学基金(50874120)
- 作品数：9 被引量：40H指数：5
- 相关作者：张红亮李劼赖延清徐宇杰崔喜风更多>>
- 相关机构：中南大学中国瑞林工程技术有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：冶金工程理学更多>>
- 铝电解槽电热场计算精度与网格密度的关系被引量：5
- 2011年
- 以某300 kA铝电解槽为实验对象,利用有限元商业软件ANSYS12.0建立其1/4槽电热模型,研究电热场计算精度与网格密度的关系。首先,通过在同一模型但不同网格划分策略下的计算结果和计算时间的实验比较,初步确定整体网格划分方案,再在模型局部区域进行网格疏密的探索研究。研究结果表明:对于铝电解槽电热场仿真精度而言,电流密度越大的区域受网格密度影响越大,应采用较细的网格;而电势梯度和温度梯度并非网格密度的决定性因素;最终确定所用算例模型的网格划分方案为:x和y方向单元尺寸均为30 mm,z方向阳极钢爪与阳极炭块接触部分取40 mm,z方向其余部分取70 mm,此时,计算精度高且计算效率最高。
- 崔喜风张红亮邹忠徐宇杰李劼张翮辉赖延清
- 关键词：铝电解槽电热场
- 160kA预焙铝电解槽电流强化后热平衡的数值计算被引量：1
- 2011年
- 电流强化是提高铝电解槽产能和劳动效率的有效途径,但同样会带来热场等槽况的波动,需要调节相关生产工艺以维持热量平衡,确保生产的平稳运行。本文以某160kA中小型铝电解槽为对象,采用有限元分析软件ANSYS平台进行电热平衡数值仿真计算。结果表明,当该型电解槽电流强化至180kA时,将极距和上部氧化铝覆盖料厚度分别降低10mm和15mm,并将铝水平提高20mm,可维持良好的热平衡状况。工业实验证明,通过同时对控制精度及工艺的调整,该槽型电流效率从92.5%提高到93.5%,直流电耗由13600kWh/t-Al降至12400kWh/t-Al。
- 张红亮张翮辉李劼吕晓军徐宇杰崔喜风丁凤其邹忠
- 关键词：铝电解电解槽热平衡
- 炭碗结构对预焙铝电解槽阳极压降影响的仿真研究被引量：8
- 2011年
- 采用有限元仿真计算的方法计算铝电解槽的阳极压降,以经电流强化后的某电解槽阳极部分为研究对象,在ANSYS平台上建立了含钢爪与炭碗结构的半阳极有限元模型,考察了磷生铁与阳极炭块间接触电阻对阳极压降的影响,并使用该模型研究了炭碗结构参数对阳极压降的影响。结果表明:磷生铁与阳极炭块间接触电阻对阳极压降有较大影响,接触压降约60mV左右,约占整个阳极压降的17%;增大钢爪直径、炭碗深度、磷生铁浇铸厚度以及炭碗凹槽深度均可不同程度地降低阳极压降,而炭碗凹槽的倾斜角度对阳极压降几乎没有影响。
- 杨帅徐宇杰张红亮李劼赖延清崔喜风张翮辉
- 关键词：铝电解接触电阻磷生铁
- 铝电解槽槽体与环境界面换热系数的计算被引量：7
- 2015年
- 通过分析铝电解槽不同部位以不同方式向外界环境散热的原理,基于玻尔兹曼定律及流体外掠平板的传热理论建立了槽体与环境界面换热系数的计算模型,实现对槽体与环境换热系数的计算。在此基础上,以侧部槽壳为例分析了槽体表面温度、空气流速以及槽型对换热系数的影响。结果表明:铝电解槽周围环境的空气对流形式为自然对流及强制对流的混合流,对流换热系数随着空气流速的增加而增大,而辐射换热系数不受流速影响;辐射换热系数随着槽体表面温度的升高而增大,同时对流换热系数随着槽体表面温度的升高小幅上升;槽型越大的铝电解槽与环境的对流换热系数越小。
- 杨帅张红亮邹忠赖延清李劼
- 关键词：铝电解换热系数
- 5kA级惰性阳极铝电解槽热平衡仿真被引量：4
- 2009年
- 使用有限元软件Ansys仿真计算5kA级惰性阳极铝电解槽的槽膛内形及热平衡情况。结果表明:过热度和侧部炭块类型对槽膛内形产生显著影响,过热度增加10℃,槽帮厚度减少约50%,伸腿宽度减少约30%;侧部炭块散热性越好,槽帮厚度和伸腿宽度越大;半石墨质类型的侧部炭块能够在保证形成满足要求的槽膛内形时降低热量损失,建议采用这类侧部炭块;采取一定措施后,采用半石墨质阴极和石墨化阴极的电解槽均能实现热平衡,石墨化阴极电解槽比普通阴极电解槽所需能量约多9%,但在热平衡时阴极底部等温线分布更合理。
- 李劼王志刚张红亮赖延清徐宇杰
- 关键词：铝电解惰性阳极电解槽热平衡
- 基于非线性浅水模型的铝电解磁流体动力学计算被引量：5
- 2011年
- 基于铝电解槽内流体体系及电磁场分布特点,建立了非线性磁流体动力学浅水模型,并应用此模型对某300 kA电解槽的熔体流场及铝液-电解质界面波动进行瞬态数值研究。在此基础上,通过动力学计算分析极距及铝液区垂直磁场对磁流体稳定性的影响。结果表明:随着极距的减小,界面波动由稳定趋向于不稳定;减小铝液区的垂直磁感应强度能大幅提高磁流体的稳定性。
- 徐宇杰李劼张红亮赖延清
- 关键词：铝电解稳定性
- 铝电解金属陶瓷惰性阳极气体及电解质流场仿真被引量：6
- 2010年
- 采用有限体积法仿真计算惰性阳极气体运动及其带动下的电解质流动,并研究工艺及结构参数对阳极气体和电解质流场的影响。研究结果表明：电解质沿阳极中心呈对称循环流动,距离阳极气体越近,电解质流速越大;气体流速随气泡直径的增大而增加,电解质流速先下降后增加,气泡直径控制在3 mm为宜;若电流、电解温度和阳极浸入电解质深度增加,则气体的平均流速降低,电解质平均流速增加,应适当降低电流、电解温度和阳极浸入电解质深度;极距增加,则气体平均流速增加,电解质平均流速降低,可适当增加极距;阳极结构本身对流场结果有一定影响,若阳极半径增加,则气体的平均流速增加,电解质平均流速降低,合理的阳极倒角半径为35~40 mm。
- 张红亮王志刚李劼赖延清
- 关键词：铝电解惰性阳极阳极气体电解质流场仿真
- 5kA级惰性阳极铝电解槽流场仿真研究被引量：2
- 2010年
- 针对铝电解槽流场计算方法的不足,率先提出一种用于铝电解槽流场仿真计算的间接耦合方法,并使用此方法对5 kA级惰性阳极铝电解槽分别在电磁力、阳极气体、电磁力和阳极气体共同作用下的电解质和铝液流场分布情况进行了仿真计算。计算表明,计算方法能够合理计算出电解质和铝液在任一体积力作用下的流场分布。5 kA级惰性阳极铝电解槽电解质流动主要受阳极气体控制,铝液流动主要受电磁力控制。电解质在仅电磁力作用、仅阳极气体作用、电磁力和阳极气体共同作用下的平均流速分别为1.784 cm/s、3.657 cm/s、3.814 cm/s,铝液平均流速分别为1.295 cm/s、3.509 cm/s、3.696 cm/s。
- 王志刚李劼张红亮赖延清
- 关键词：铝电解惰性阳极电解槽流场数值模拟
- 阴极炭块材料对铝电解槽电热场影响的研究被引量：3
- 2011年
- 阴极炭块材料的选取与铝电解槽的经济效益密切相关。以某180 kA级铝电解槽为例,采用有限元分析软件ANSYS建立电热场数学模型,分析比较了半石墨质、半石墨化和石墨化三种阴极炭块材料对电解槽电热场的影响。结果表明,上述三种情况下的阴极炭块欧姆压降分别为0.286 V、0.226 V和0.142 V,总散热量分别为333 kW、339 kW和346 kW,采用石墨化阴极炭块的节能效果最好,而半石墨化阴极炭块次之。
- 张翮辉张红亮崔喜风徐宇杰杨帅
- 关键词：铝电解电解槽电热场ANSYS
