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铝电解槽三维电热场的ANSYS分析 被引量:23
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作者 罗海岩 陆继东 +1 位作者 黄来 吴君棋 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第7期4-6,共3页
利用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型 .针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型 .在此基础上对其温度... 利用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型 .针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型 .在此基础上对其温度场和电场进行了三维耦合计算 .为铝电解槽的优化设计提供了准确。 展开更多
关键词 ANSYS 铝电解槽 电热 有限单元法 有限元分析 三维耦合计算 温度
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现代大型铝电解槽内复杂物理场的仿真计算与优化 被引量:21
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作者 李劼 张红亮 徐宇杰 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2594-2606,共13页
总结了国内外在铝电解槽电热场、热应力场及电磁流场方面的研究进展,指出当前多物理场仿真计算算法的不足,介绍了最新开发的"液(电解质)-液(铝)-气"和"液-气-固(颗粒)"两类三相流模型、多物理场(电、磁、热、流、力、浓度分... 总结了国内外在铝电解槽电热场、热应力场及电磁流场方面的研究进展,指出当前多物理场仿真计算算法的不足,介绍了最新开发的"液(电解质)-液(铝)-气"和"液-气-固(颗粒)"两类三相流模型、多物理场(电、磁、热、流、力、浓度分布场等)、磁流体稳定性和电流效率三维耦合仿真模型与算法,并提出基于多相-多场耦合仿真的大型铝电解槽结构与生产工艺综合优化方法,发现大型铝电解槽在3.7~3.9 V低电压下高效、低电耗、低排放、稳定运行的状态空间,并确立相应的工艺实现条件。 展开更多
关键词 铝电解槽 电热 热应力 电磁流 数值仿真
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新型阴极钢棒对铝电解槽电热场的影响 被引量:18
3
作者 尹诚刚 李劼 +4 位作者 徐宇杰 杨帅 赖延清 江南 张红亮 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期246-253,共8页
采用数值仿真的方法对应用一种可减小铝液中水平电流的新型阴极钢棒的420 kA级铝电解槽进行三维计算,分析这种新型阴极钢棒对铝液中水平电流、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明:新型阴极钢棒可有效地减小铝液中X方向的水平电流... 采用数值仿真的方法对应用一种可减小铝液中水平电流的新型阴极钢棒的420 kA级铝电解槽进行三维计算,分析这种新型阴极钢棒对铝液中水平电流、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明:新型阴极钢棒可有效地减小铝液中X方向的水平电流;新型阴极钢棒中绝缘材料的加入在一定程度上增大了槽电压;当钢棒和钢棒糊接触不是很好时,新型阴极钢棒电解槽比传统阴极钢棒电解槽更容易出现阴极炭块和钢棒连接区域温度过高的情况。该计算结果可为铝电解槽在应用此种新型阴极钢棒后所获得的节能效果以及个别槽在运行过程中出现的问题提供理论依据。 展开更多
关键词 铝电解槽 新型钢棒 水平电流 电热 数值模拟 电接触
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铝电解槽三维电热场计算分析 被引量:6
4
作者 罗海岩 陆继东 +4 位作者 吴君棋 黄来 沈凯 梁学民 于家谋 《轻金属》 CSCD 北大核心 2002年第9期42-46,共5页
利用一套商用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型。针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型。在此基础上... 利用一套商用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型。针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型。在此基础上对其温度场和电场进行了三维耦合计算。最后依据三维有限元计算的结果对 2 展开更多
关键词 铝电解槽 电热 有限单元法
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160kA预焙铝电解槽在低分子比和低温条件下的三维电热场 被引量:9
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作者 李劼 邓星球 +2 位作者 赖延清 刘凤琴 刘业翔 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期875-879,共5页
利用有限元分析软件ANSYS建立了160kA铝电解槽1/4整槽的三维实体模型和有限元模型。在假定的合适边界条件下,对比分析了电解槽在转变为低分子比、低温条件下前、后的三维电热场分布情况。仿真结果表明:当电解槽转变为低分子比、低温条件... 利用有限元分析软件ANSYS建立了160kA铝电解槽1/4整槽的三维实体模型和有限元模型。在假定的合适边界条件下,对比分析了电解槽在转变为低分子比、低温条件下前、后的三维电热场分布情况。仿真结果表明:当电解槽转变为低分子比、低温条件后,伸腿增长,结壳增厚,槽底更冷;电解质初晶等温线在底部耐火砖中的位置由中部上移,靠近阴极炭块底部,在端部阴极炭块内水平方向等温线倾斜较大;当降低电解质分子比和电解温度时,增强端部2个炭块高度方向上导热性能,并进行相应的电解工艺和电解槽结构的改进,才有利于提高电流效率。 展开更多
关键词 铝电解槽 低分子比 电热 有限元 ANSYS软件
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铝电解槽电热场1/4槽模型有限元解析方法及应用 被引量:6
6
作者 周乃君 崔大光 +1 位作者 周正明 夏小霞 《轻金属》 CSCD 北大核心 2006年第11期37-40,共4页
借助ANSYS有限元分析软件,建立了铝电解槽1/4槽有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算,并以某厂156kA预焙阳极铝电解槽为研究对象,根据实测的电解槽运行数据对模型进行了检验,结果表明:本文所建立的1/4槽有限元解析模型的计算结果与... 借助ANSYS有限元分析软件,建立了铝电解槽1/4槽有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算,并以某厂156kA预焙阳极铝电解槽为研究对象,根据实测的电解槽运行数据对模型进行了检验,结果表明:本文所建立的1/4槽有限元解析模型的计算结果与实测值吻合较好(电压降偏差在30mV以内,炉帮特征尺寸偏差在2cm以内,槽壳表面温度偏差10℃以内),能较真实地反应铝电解槽内的电、热场的三维分布状况,可为铝电解槽的优化设计提供准确、快速且经济、可靠的研究手段。 展开更多
关键词 铝电解槽 电热 数值仿真 ANSYS
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300kA铝电解槽中焦粒焙烧过程温度场的仿真优化 被引量:8
7
作者 李劼 伍玉云 +3 位作者 刘伟 赖延清 王志刚 刘杰 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1367-1372,共6页
使用有限元法建立了300 kA铝电解槽的焦粒焙烧三维1/4整槽模型,针对目前普遍采用焦粒均匀铺设方式,对其焦粒焙烧过程的温度分布与变化特征进行了瞬态数值仿真研究。当前的焦粒焙烧启动方式存在阴极表面温差过大、各阴极炭块随空间位置... 使用有限元法建立了300 kA铝电解槽的焦粒焙烧三维1/4整槽模型,针对目前普遍采用焦粒均匀铺设方式,对其焦粒焙烧过程的温度分布与变化特征进行了瞬态数值仿真研究。当前的焦粒焙烧启动方式存在阴极表面温差过大、各阴极炭块随空间位置不同温度分布差异过大、端部第1至第3块阴极炭块平均温度低于900℃、阴极炭块和捣固糊升温速度过快等缺陷。提出在阴极表面从电解槽边缘向中心依次铺设电阻率递增的焦粒层的优化焙烧方案,并进行温度场仿真计算。结果表明:该优化方案可以使阴极表面温度分布更加均匀,端部第1至第3块阴极炭块表面温差比优化前降低8%以上,中间第4至第13块阴极炭块表面温差降低30%以上,阴极炭块和阴极缝糊平均升温速度降低12%,该优化方案更有利于减少电解槽的早期破损。 展开更多
关键词 铝电解 电热 焦粒焙烧 仿真 优化
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300kA铝电解槽三维电热场电位ANSYS分析 被引量:7
8
作者 喻海良 崔青玲 +2 位作者 刘相华 赵宪明 田廷辽 《有色矿冶》 2004年第3期30-32,共3页
利用有限元软件ANSYS,建立了包含工字钢部分在内的铝电解槽几何模型。针对沈阳铝镁设计研究院设计的300 kA铝电解槽,进行了三维电热场耦合分析。在本文中,就其中的各部分的电位分布做了细致的分析,为研究铝电解槽节能、采用新材质分析... 利用有限元软件ANSYS,建立了包含工字钢部分在内的铝电解槽几何模型。针对沈阳铝镁设计研究院设计的300 kA铝电解槽,进行了三维电热场耦合分析。在本文中,就其中的各部分的电位分布做了细致的分析,为研究铝电解槽节能、采用新材质分析提供了准确高效的方法。 展开更多
关键词 铝电解槽 电热 电位
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铝电解槽三维电热场耦合分析 被引量:5
9
作者 崔青玲 喻海良 +2 位作者 田庭辽 刘相华 王国栋 《有色金属(冶炼部分)》 CAS 北大核心 2005年第4期28-30,共3页
利用有限元软件ANSYS,建立了包含摇篮架在内的铝电解槽完整的有限元模型。针对沈阳铝镁设计研究院设计的300kA铝电解槽,进行了三维电热场耦合分析。模拟结果说明所建模型是正确的,为电解槽的优化设计和改造提供参考。
关键词 铝电解槽 电热 耦合分析
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铝电解槽电热场解析技术的发展 被引量:2
10
作者 罗海岩 陆继东 +2 位作者 吴君棋 黄来 沈凯 《轻金属》 CSCD 北大核心 2002年第1期30-32,共3页
介绍铝电解槽电热解析模型的发展和现状 ,比较了各模型的优缺点。
关键词 铝电解槽 电热 解析模型 传热
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预焙槽的三维电热场仿真 被引量:7
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作者 张钦菘 杨晓东 +2 位作者 刘雅峰 周东方 刘铭 《轻金属》 CSCD 北大核心 2012年第3期26-29,共4页
利用有限元软件ANSYS建立了预焙槽的三维电热场模型。针对某厂240kA电解槽进行了三维电热场耦合分析,并将模型计算结果和测试结果进行了对比。本文介绍了该模型的特点,以及如何利用该模型对电解槽进行优化设计。
关键词 电解槽 电热 仿真 ANSYS
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超高压输电线路复合绝缘子不同位置缺陷下发热特性研究 被引量:2
12
作者 李稳 李化旭 +4 位作者 杨力 杨昊彦 胡茗舰 刘冬雄 杨忠毅 《电力科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期246-252,共7页
复合绝缘子具有质量轻、机械性能好等特点,其在超特高压输电线路中的应用越来越广泛,但随着使用年限的增加,复合绝缘子容易由于隐蔽性缺陷而发热,最终造成严重的影响。本文建立真型500 kV输电线路复合绝缘子多物理场有限元模型,研究其... 复合绝缘子具有质量轻、机械性能好等特点,其在超特高压输电线路中的应用越来越广泛,但随着使用年限的增加,复合绝缘子容易由于隐蔽性缺陷而发热,最终造成严重的影响。本文建立真型500 kV输电线路复合绝缘子多物理场有限元模型,研究其在高压端、低压端和中间位置存在导通性故障时的电场和温度场分布。结果表明,当存在导通性故障时,绝缘子串电场和热场均产生了较大的变化。高压端、低压端和中间位置分别设置导通性故障时,绝缘子伞裙尖端最大电场分别可达17.45、15.95、5.62 kV/cm,温升分别可达9.3、4.4、1.8℃,最大温升比正常工况下的温升增加了10.6倍。此外,当存在导通性故障时,沿绝缘交界面的温度分布各有特点,例如,中端故障时,其中端存在2个明显的温度峰值。最后,进行现场的红外热像测试试验,验证试验结果与仿真结果具有很好的一致性。 展开更多
关键词 超高压 复合绝缘子 导通性故障 有限元 电热
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铝电解槽异型阴极钢棒的对比仿真研究 被引量:6
13
作者 李劼 尹诚刚 +3 位作者 张红亮 杨帅 徐宇杰 宗传鑫 《轻金属》 CSCD 北大核心 2013年第1期40-47,共8页
减小铝液中水平电流是实现铝电解槽节能降耗的重要手段之一。本文针对当前出现的五种有代表性的异型阴极钢棒,在有限元商业软件ANSYS平台上分别建立其相应的三维电热场耦合切片计算模型,在兼顾槽底压降变化等因素的情况下,分析和对比了... 减小铝液中水平电流是实现铝电解槽节能降耗的重要手段之一。本文针对当前出现的五种有代表性的异型阴极钢棒,在有限元商业软件ANSYS平台上分别建立其相应的三维电热场耦合切片计算模型,在兼顾槽底压降变化等因素的情况下,分析和对比了这些钢棒在减小铝液中水平电流方面的效果。结果表明:相比于传统阴极钢棒,五种异型阴极钢棒都能不同程度地减小铝液中的水平电流,但除方案二的阴极钢棒外,都在一定程度上增大了阴极压降;同时阴极炭块和钢棒的电流密度也都有所改变。 展开更多
关键词 铝电解槽 异型阴极钢棒 水平电流 电热 数值模拟
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铝电解槽电热场计算精度与网格密度的关系 被引量:5
14
作者 崔喜风 张红亮 +4 位作者 邹忠 徐宇杰 李劼 张翮辉 赖延清 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期574-578,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 铝电解槽 电热 网格密度
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基于电热场耦合条件下稀土电解槽电极结构优化模拟 被引量:5
15
作者 伍永福 冯怀萱 +2 位作者 刘中兴 李言钦 官卜瑞 《有色金属(冶炼部分)》 CAS 北大核心 2017年第6期32-38,共7页
以3kA钕电解槽为研究模型,考虑到电热场在电解过程中的相互影响,运用COMSOL有限元模拟软件建立了的电热耦合模型,并对不同配比的电极插入深度、极间距进行仿真模拟。结果表明,在一定槽电压下,电极插入深度与极间距之间存在配比关系,配... 以3kA钕电解槽为研究模型,考虑到电热场在电解过程中的相互影响,运用COMSOL有限元模拟软件建立了的电热耦合模型,并对不同配比的电极插入深度、极间距进行仿真模拟。结果表明,在一定槽电压下,电极插入深度与极间距之间存在配比关系,配比关系影响电流和温度分布。电热场耦合后,在4.2V槽电压下,电极插入深度为220 mm、极间距75 mm时的电流效率较高,电解过程更加稳定。 展开更多
关键词 稀土电解槽 电热 耦合 配比
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Numerical simulation of coupled thermo-electrical field for 20 kA new rare earth reduction cell 被引量:5
16
作者 Xiao-jun Lü Heng-xing ZHANG +5 位作者 Ze-xun HAN Kang-jie WANG Chao-hong GUAN Qi-dong SUN Wei-wei WANG Min-ren WEI 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第4期1124-1134,共11页
To solve the problems of high energy consumption,low efficiency and short service life of conventional rare earth reduction cells,a 20 kA new rare earth reduction cell(NRERC)was presented.The effects of the anode-cath... To solve the problems of high energy consumption,low efficiency and short service life of conventional rare earth reduction cells,a 20 kA new rare earth reduction cell(NRERC)was presented.The effects of the anode-cathode distance(ACD)and electrolyte height(EH)on the thermo-electrical behavior of the NRERC were studied by ANSYS.The results illustrate that the cell voltage drop(CVD)and the temperature will rise with a similar tendency when the ACD increases.Also,the temperature rises gradually with EH,but the CVD decreases.Ultimately,when the ACD is 115 mm and the EH is 380 mm,the CVD is 4.61 V and the temperature is 1109.8℃.Under these conditions,the thermal field distribution is more reasonable and the CVD is lower,which is beneficial to the long service life and low energy consumption of the NRERC. 展开更多
关键词 rare earth reduction cell anode-cathode distance electrolyte height thermo-electrical field numerical simulation
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铝电解槽槽壳侧部散热计算方法的研究 被引量:2
17
作者 崔大光 《甘肃冶金》 2006年第1期21-23,51,共4页
本文借助ANSYS有限元分析软件,对某厂240 kA预焙阳极铝电解槽槽壳侧部散热进行研究,建立半槽切片有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算。该模型的计算结果与实测值吻合较好(槽壳各区域表面温度偏差在4℃以内),所计算的侧部散热量与... 本文借助ANSYS有限元分析软件,对某厂240 kA预焙阳极铝电解槽槽壳侧部散热进行研究,建立半槽切片有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算。该模型的计算结果与实测值吻合较好(槽壳各区域表面温度偏差在4℃以内),所计算的侧部散热量与实测值基本相符,与传统的公式计算相比,更能真实地反映铝电解槽实际运行的散热状况,为铝电解槽能量平衡的研究与优化设计提供精确、快速的研究手段。 展开更多
关键词 铝电解槽 槽壳 侧部散热 数值仿真 电热
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240kA铝电解槽电热场测试与分析 被引量:4
18
作者 沈冰 李贤 《有色金属(冶炼部分)》 CAS 北大核心 2015年第10期49-53,共5页
对某公司3台240kA铝电解槽进行了电热场和能量平衡技术测试,评价了进电母线断面的选择、电流分配、能量支出的合理性,为改善生产工艺技术条件提供了依据。
关键词 铝电解槽 电热 测试 能量平衡
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基于电热场平衡锂电解强化研究 被引量:4
19
作者 李文英 路贵民 《有色金属(冶炼部分)》 CAS 北大核心 2021年第7期34-41,共8页
利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进... 利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进行无量纲化研究,得到了方程:CI=30000×(ACD/40)^(^(-0.24519))×(Ar/150)^(0.79291)×(Ct/225)^(0.09835)×(Ch/700)^(0.37953),对于电解槽的放大设计,可以根据上述方程,不对电解槽进行复杂的建模计算,进而节省资源,提高效率。 展开更多
关键词 锂电解 电热 极间距(ACD) 阳极半径(Ar) 阴极厚度(Ct) 阴极高度(Ch)
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10 kV T型电缆接头在交界面爬电下的多物理场特性研究
20
作者 邱冬 刘刚 +2 位作者 李旭 石聪聪 张圆明 《自动化技术与应用》 2023年第11期179-183,共5页
T型电缆接头是环网柜重要组成部分,环网柜内电缆接头处若出现故障,极易引发电缆线路故障停电、设备损坏等事故。本文分析了T型电缆终端接头典型缺陷型式及有限元模拟方法,研究了T型电缆终端接头在绝缘交界面典型爬电缺陷下的电场、温度... T型电缆接头是环网柜重要组成部分,环网柜内电缆接头处若出现故障,极易引发电缆线路故障停电、设备损坏等事故。本文分析了T型电缆终端接头典型缺陷型式及有限元模拟方法,研究了T型电缆终端接头在绝缘交界面典型爬电缺陷下的电场、温度场分布特性。研究结果表明,在不同程度交界面爬电缺陷下,对于电场分布,上护套外部路径的电场强度增加了约54.2%和59.3%。对于热场分布,四个典型路径上,最大温升值可达5.56℃。本文研究结果可为环网柜T型电缆终端运行状态的在线监测及故障诊断提供参考。 展开更多
关键词 环网柜 T型电缆终端 绝缘交界面爬电 有限元 电热
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