基于ANSYS的氧化铝溶出管道系统热启动过程的应力分析.pdf

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1、第31卷第2期矿冶工程V01．3l№22011年o4月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGApril2011基于ANSYS的氧化铝溶出管道系统热启动过程的应力分析①张翮辉，张红亮，邹忠，丁凤其，李劫(中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙410083)摘要：运用管道应力分析与计算方法，建立溶出管道应力的数学模型，并利用商业有限元分析软件ANSYS进行了应力分析。仿真结果表明，溶出管道热启动过程中管系的热膨胀将使管系的位移和约束机构的受力与力矩显著增加，而合理地设计管道弯折点和支架的位置，对

2、减少管系对支架等约束机构的推力十分重要，在降低施工成本的同时也有助于增加管系的柔性和热启动过程的安全性。该模型符合实际情况并对大型工业氧化铝管道溶出系统的设计和评价具有指导作用。关键词：电解铝；管式反应器；热应力；氧化铝；溶出管道；有限元中图分类号：TQ052；TB24文献标识码：A文章编号：0253—6099(2011)02—0074—05StressAnalysisonHotStartingProcedureofAluminaDigestionPipeSystemBasedonANSYSZHANGHe—hui，Z

3、HANGHong—liang，ZOUZhong，DingFeng—qi，LIJie(SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China)Abstract：AmathmodelofdigestionpipestresswasdevelopedbyusingpipestressanalysisandcalculationandstressanalysiswasconductedbyANSY

4、S．Thesimulationresultsshowedthatthermalexpansionofthepipesystemmadethedisplacementofthepipesystem，stressandmomentofrestrictionsystemincreaseobviouslyduringhotstartingprocedureofdigestionpipe．Itwasveryimportanttodesignthepositionoftheelbowsandsupportsreasonablyt

5、oreducethebearingforceloadedonthepipesystem．Itcanalsoincreasetheflexibilityofthepipesystemandsecurityofhotstartingproce—durewhiledecreasingtheconstructioncostatthesametime．Themodelaccordswiththeactualsituationandcallbehelpfulforthedesignandestimationoflarge—sca

6、leindustrialaluminapipedigestionsystem．Keywords：electrolyticaluminum；tubularreactor；thermalstress；alumina；dissolutionpipe；finiteelement随着我国电解铝工业的不断发展，对电解铝主要的研究，开发了相关的数学模型，并推出了相应的数值原料的氧化铝的需求也不断增加。目前工业上生产氧模拟计算方法。化铝最主要的方法是碱法，即用工业烧碱或纯碱处理但是，由于溶出反应速率较低，这种管式反应器所磨细后的铝土

7、矿，使矿石中的氧化铝转变为铝酸钠溶需要的管道很长，往往达到了数千米。而为了节省占液，净化后再分解析出氢氧化铝，最后煅烧得到氧化地面积，通常采取将管道多次迂回折叠并向立体空间铝。这其中的氧化铝溶出步骤尤为关键。近年来，氧分层的方法。由此带来了实际工业实施过程中的诸多化铝的管道化溶出技术得到了大力发展。氧化铝溶出问题，如管道系统因自身承重、温度变化、流体冲刷腐管道属于一种管状、长径比很大的连续操作的管式反蚀和台风地震等带来的生产效率降低和运行安全问应器。由于管式反应器内物料的流动可近似看作平推题，并大大增加了工程设计的难

8、度和施工建造的成本。流，流体的返混很小，故转化率比较高，生产能力大，容文献[5]研究了带有残余应力的高压管式反应器的疲积效率高，得到了广泛的工业应用。长期以来，人们在管式反应器的反应动力学J、物料和热量衡算、流劳强度和裂纹扩展的周期，并估算了不同条件下管式体流动和工业放大与工艺优化等领域进行了大量反应器的使用寿命。上述问题在管式反应器的热启动①