基于數(shù)值仿真方法的大型鋁電解槽側(cè)部槽殼散熱模型的研究.pdf

1、能量平衡的測算是檢驗(yàn)鋁電解槽設(shè)計(jì)并指導(dǎo)生產(chǎn)的重要手段，因此，對能量平衡的研究受到廣泛重視。在能量平衡的測量與計(jì)算中，熱損失計(jì)算的準(zhǔn)確性將直接影響能量平衡計(jì)算的可靠性。而鋁電解槽槽殼側(cè)部散熱損失，占總散熱損失的比例較大(約占35％以上)，對鋁電解槽的散熱具有重要影響。所以，探討準(zhǔn)確地計(jì)算鋁電解槽殼散熱損失具有重要的意義。 本文以ANSYS商業(yè)軟件為平臺，以240kA預(yù)焙鋁電解槽為研究對象，對物理模型進(jìn)行適當(dāng)簡化，取鋁電解槽半槽側(cè)部

2、切片為解析區(qū)域，建立側(cè)部槽殼的二維和三維電熱仿真模型，對鋁電解槽側(cè)部槽殼的穩(wěn)態(tài)溫度場及散熱損失分布進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。 本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)及結(jié)論： (1)本文利用鋁電解槽半槽切片電熱仿真模型對鋁電解槽槽殼側(cè)部散熱進(jìn)行了計(jì)算分析，得出了鋁電解槽側(cè)部散熱分布規(guī)律及影響因素，并準(zhǔn)確的計(jì)算出槽殼側(cè)部熔體區(qū)、陰極區(qū)及保溫區(qū)的熱流值，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值基本相符，為準(zhǔn)確計(jì)算分析鋁電解槽槽殼側(cè)部散熱提供了一種新的方法和手段。 (2)

3、本文在研究鋁電解槽側(cè)部散熱損失時，將對流與輻射換熱耦合仿真計(jì)算(而不再使用復(fù)合換熱系數(shù)統(tǒng)一求解)，分別得出其分布規(guī)律以及各個區(qū)域的對流換熱和輻射換熱的熱流值，同時指出輻射散熱在鋁電解槽側(cè)部散熱中的重要作用，計(jì)算結(jié)果更加合理。 (3)根據(jù)仿真結(jié)果，并針對不同區(qū)域的側(cè)部散熱規(guī)律，分區(qū)域修正了散熱公式，分別得到熔體區(qū)、陰極區(qū)和保溫區(qū)的對流、輻射散熱損失的計(jì)算公式。同時利用ANSYS輻射單元準(zhǔn)確求解出輻射換熱的角系數(shù)，為求解輻射換熱損失