工艺操作及条件等对电解槽内铝液流速场影响的研究.doc

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1、工艺操作及条件等对电解槽内铝液流速场影响的研究戚喜全，冯乃祥，彭建平（东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110006）摘要：生产操作和特殊槽况对电解槽的此速场产生较大的影响。水文采用二方穩法、应用SIMPLE算虫对190UA大型预焙阳极铝电解槽，分别在槽况较为現想、更検阳极、炉底存在结亮、不罔铝水甲以及阳极长包構况下铝液流速场进行丁三维计算。结果枚明，电解槽中金属铝液主要粒现为水平流动，但点槽边部也表现出明显的全直方向流动。理想槽况下，铝液中爱大水平流速为U.9cm/s,平均漁速为3.5cm/so换枫、炉底妹亮和阳极长包时，在相应位工的铝液中，岀现显著的环行滾动■铝液浇动形式发生变化。換极时

2、铝液聂大流途较理想槽况有较大增加，增大到13・lcm/s.但平均流速变化不大。炉底存在较小结亮时，铝液流速垃加不大■而阳极长包时，铝液浪逮则大大堆加，聂大水平流速达24cm/so铝水平运当障低，铝液流动形式和流速未发生明亚变化。关僅调：铝电解槽;换极；结亮；铝水平；长包；流速场StudyofProcessOperationsandParametersetalontheFlowFieldofMetalPadinAluminumReductionCellsQIXiquanFENGNaixiarigPengJianping(SchoolofMaterialsandMetallurgy,North

3、easternUniversity9Shenyang110006)Abstract:CelloperationsandabnormalceDstatusesimposeabiginfluenceoncell'sflowfield.Inthispaper,two-equationmethodandSIMPLEcalculationmethodareadoptedtocalculatetheflowfieldof190kAprebakedanodealuminumreductioncellsunderconditionsofidealcondition,anodechange(AC),dif

4、ferentmetalheight,bottomridgeandanodespikes・Itisshownfromtheresultsthattheflowofmetalpadmainlyexhibitshorizontalflowpatterns・However,verticalflowintensifiesnexttosideledge.Undernormalcellstatus,themaximumhorizontalflowspeedinmei・alis119.cm/s,3・5cm/sonaverage.WhileunderconditionsofAC.bottomridgeand

5、anodespikes,circularflowoccursatcorrespondinglocations・ACincreasesmaximumflowspeedsomewhatwithmaximumflowspeedof13・lcm/s・Whilesmallridgeaffectsflowmildly.Anodespikeaffectsflowthemostwithmaximumflowspeedto24cm/s・Lowermetalheighthaslittleeffectonflowpatternsbothinflowpatternandflowspeed.Keywords：alu

6、minumreductioncells;anodechange;ridge;metalheight;spike;flowfield1前言当今的铝电解工业正在向槽容量大型化发展。实践表明磁流体设计的好坏将严重影响大型电解槽的生产状况。在这方面，国内外学者曾进行了很多深入研究。Robl⑴在研究炉帮厚度对铝液流速的影响时发现，对于一特定的槽尺寸和磁场分布,铝液流速则是炉帮厚度的函数，并且在伸腿稍探入阳极底部时，平均流速最小,即在外部条件一定的前提下，最佳的炉膛形状是获取最佳流动效果的关键。Arita⑵的研究结果表明，在伸腿增长到一定程度时，铝液的流动特征则完全发生变化，包括涡旋的位置和方向。Ta

7、rapore⑶对更换不同位置阳极对铝液流速场的影响进行了计算。从计算结果看更换角部阳极对流速场的影响最大。Segatz⑷利用ESTER/Phonics商业软件也对更换角部阳极对流速场的影响进行了研究，结论与Tarapore基本一致。Vinko等⑸也利用ESTER/Phonics软件对P-155,AP-18和AP-310槽流速场了进行模拟计算，并进行了测试。测试结果表明，不同高度下铝液流动情况有所不同。但总体测试与模拟结果