500 kA铝电解槽热场数值模拟及测试分析
2021-09-27李尚玮邓胜祥
轻金属 2021年8期
关键词：模型
李尚玮,邓胜祥
(1.上海工程技术大学 机械与汽车工程学院能源与动力工程系,上海 200423；2.上海工程技术大学 新能源与节能新技术研究所,上海 200423)
铝电解槽热场分布是槽工况表现的重要特征[1],在铝电解槽生产过程中电解槽的热场不仅能够影响电解槽的运行状态同时还影响铝电解槽的能耗指标,良好的热场分布能够让铝电解槽获得理想指标。热场分布合理时,铝液和电解质温度适宜,不仅槽帮的厚度以及形状合适,而且槽膛内形稳定。当热场分布不合理时,会出现熔体温度过高或过低的现象,导致槽膛内形不规整且生产工况不稳定,从而使电解铝的产量受到影响,同时槽电压、内衬寿命以及电流效率也会受到影响[2-3]。因此合理的热场设计是必要的。为探究500 kA铝电解槽热场分布,对500 kA 铝电解槽切片模型进行了热场模拟。
1 铝电解槽切片数值模拟
将500 kA铝电解槽按照阳极-阴极进行切片,得到阳极、阴极左右两侧完全对称的几何切片模型,将其作为研究对象,给出如下假定:① 切片模型关于中轴面对称,对称面两侧的物理场及流体运动方式关于对称面对称,因此只看单阳极-阴极切片;② 切片模型在所有面中只有槽上部、侧部及底部有电、热传递现象[4]。
根据某厂500 kA电解槽槽体数据,用 Solid Works 三维建模软件对电解槽阳极-阴极切片进行建模,模型如图1所示。并将其导入到COMSOL 三维仿真模拟软件中,对其热场进行了模拟。
图1 电解槽切片模型
