铝电解槽中局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响

摘要：

采用数值模拟方法建立了三维非稳态电解质-铝液两相流500 kA全槽模型,并通过铝液流速和电解质/铝液的界面变形测试数据验证了模型的准确性.在此基础上模拟并定量评估了6种实际电解生产中存在的局部阴极电流增大60％对铝液流场和界面变形产生的影响程度.结果 表明,局部阴极电流增大并不能改变全槽的铝液流场和界面变形的整体趋势,只是局部位置的铝液流速和界面变形幅度略有差异,其中A2A3阴极电流增大有利于抑制B侧中部的界面隆起,极距平均改善幅度为3.0％.分别通过增大电解槽两端部,中部和A、B两侧的部分阴极电流比例对比分析了两相流场变化规律.结果 表明,适当增加电解槽两端部的阴极电流有利于抑制界面变形,尤其是A1～A4和A21～A34阴极电流增加28％可将界面隆起最大值降低2.4 mm,B7～B18的极距平均拉高9.5％.该研究为母线优化和改善电解槽磁流体稳定性提供了一条新思路.

关键词：铝电解槽、两相流场、局部阴极电流增大、界面变形、数值模拟、优化

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分类号：TF821;O441.4(有色金属冶炼)

资助基金：国家自然科学基金项目Nos.51434005和51529401

在线出版日期：2020-08-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1047-1056