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500 kA铝电解槽磁场数值模拟及测试分析

李尚玮 邓胜祥 匡江红

李尚玮, 邓胜祥, 匡江红. 500 kA铝电解槽磁场数值模拟及测试分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(4): 340-345.
引用本文: 李尚玮, 邓胜祥, 匡江红. 500 kA铝电解槽磁场数值模拟及测试分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(4): 340-345.
LI Shangwei, DENG Shengxiang, KUANG Jianghong. Numerical simulation and test analysis of magnetic field in 500 kA aluminum electrolyzer[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(4): 340-345.
Citation: LI Shangwei, DENG Shengxiang, KUANG Jianghong. Numerical simulation and test analysis of magnetic field in 500 kA aluminum electrolyzer[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(4): 340-345.

500 kA铝电解槽磁场数值模拟及测试分析

基金项目: 国家重点研发计算资助项目(2018YFB0605902)
详细信息
    作者简介:

    李尚玮(1996−),男,在读硕士,研究方向为能源装备与过程控制. E-mail:358581392@qq.com

    通讯作者:

    邓胜祥(1970−),男,教授,博士,研究方向为新能源与节能新技术、可视化仿真与智能控制、热工过程检测与参数软测量、能源规划、节能评估与能源审计. E-mail:csdsx@163.com

  • 中图分类号: TF821

Numerical simulation and test analysis of magnetic field in 500 kA aluminum electrolyzer

  • 摘要: 利用 SolidWorks 三维建模及 COMSOL三维仿真模拟软件,对500 kA铝电解槽进行数值模拟. 对某厂家500 kA铝电解槽进行磁场测试,测试结果与模拟结果吻合较好. 得出500 kA铝电解槽的磁度分布,并对500 kA铝电解槽进行磁场优化,通过增加立柱母线和槽周母线到铝电解槽的距离降低立柱母线与槽周母线对铝液层的影响. 优化使得铝液层在Z轴方向上磁场分布趋于均匀稳定. 为改善生产工艺技术条件提供了技术支持.
  • 图  1  500 kA铝电解槽坐标图

    Figure  1.  Coordinate diagram of 500 kA aluminum electrolyzer

    图  2  铝电解槽模型图

    1—横梁刚;2—铝导杆;3—阳极钢爪;4—阳极炭块;5—电解质层;6—铝液层;7—阴极炭块;8—槽周母线;9—阴极钢棒;10—电解槽槽壳;11—立柱母线.

    Figure  2.  Model diagram of aluminum electrolyzer

    图  3  坐标轴方向磁场分布图

    Figure  3.  Magnetic field distributions in axis directions

    图  4  500 kA铝电解槽磁场测点分布图

    Figure  4.  Distribution of magnetic field measuring points of 500 kA aluminum electrolyzer

    图  5  铝液层磁场测试值与模拟值对比

    Figure  5.  Comparison of magnetic field test value and simulation value of molten aluminum layer

    图  6  增大母线距电解槽距离后Z方向磁场分布图

    Figure  6.  Magnetic field distribution in Z direction after increasing distance between bus bar and electrolyzer

    表  1  500 kA铝电解槽参数表

    Table  1.   Parameters of 500 kA aluminum electrolyzer

    序号项目名称单位参数
    1电流强度kA500
    2电解质水平mm360
    3铝液水平mm170
    4阳极炭块尺寸mm×mm×mm1750×740×370
    5阳极炭块数48
    6阳极钢爪数48
    7阴极炭块尺寸mm×mm×mm3810×740×510
    8阴极炭块数48
    9阴极钢棒尺寸mm×mm×mm2030×105×225
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    表  2  磁场测试与模拟结果

    Table  2.   Magnetic field test and simulation results Gs

    项目测点Bx实测Bx模拟By实测By模拟Bz实测Bz模拟
    进电侧(A侧)α117164038−123−90
    α219174643−84−79
    α340202530−50−61
    α4−45−28−4845−120−92
    α5−10−11−3336−110−89
    α6−30−28−4442−70−68
    α715173837−50−50
    α8911−48482010
    出电侧(B侧)β11312−38363633
    β22623−41403031
    β31213−44424045
    β41415−52503928
    β51312.6−60621611
    β61515−54504645
    β7−20−19−44424340
    β8−15−14−28303926
    端部测点A11413−3633−28−25
    B11011−3028−3532
    A48913−2625−40−38
    B48−15−13.92831−6062
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-28
  • 录用日期:  2021-11-17
  • 刊出日期:  2022-02-23

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