铝电解磁场和流场的研究.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·143·铝电解磁场和流场的研究①②何强；雷振明（①中国铝业兰州分公司电解二厂，兰州730060；②中国铝业兰州分公司电解一厂，兰州730060）摘要：随着我国工业的发展，铝电解工业在逐步向槽容量的更大型化发展，这就让我们对铝电解磁场和流场的研究变得尤为重要。根据电磁感应定律，随着槽容量的增大，铝电解槽和相近电解槽间的电流会产生一定的磁场，磁场与电场相互作用，严重影响了铝的电解过程。此外，铝电解槽容量的增大，也会使得其中的铝液的流动波动增大，同样会影响电解效率。因此，我们需要深入了解铝电解槽内铝液、电场、磁场、流场之间的耦合

2、关系，选择适当的计算模型，优化电解效率，增大经济效益。关键词：铝电解；磁场；流场0引言程中电解槽的生产操作和电流效率有很大的影响。在铝工业中，铝电解是核心过程，铝电解的发展和进目前，在铝电解的过程中，磁场的计算方法有：①模拟步也代表着电解铝工业的革新与发展。在近年来，国家一法：将待求场用模拟法来替代，进行检测计算，要求模拟场直在号召所有工业节能减排与产业调整，在此基础下，对与待求场的各项数值均相同；②图解法：利用二维的拉普铝电解磁场和流场的研究更应该提早提上日程。在铝电解拉斯公式；③解析法：用于电磁场的解析，获得精确解，但槽中，铝液、电场、磁场、流场相互作用，共同影响着铝的电只适用于

3、二维和稳态问题；④数值法：利用计算机用数值解效率。因此，为了提高铝的电解效率，增大经济效益，做计算方法研究电磁场的分布情况。到节能减排，就需要了解铝电解槽内这些不同场之间的关3铝电解槽磁场对人体的危害系与作用，选择更合适的方案，优化电解过程。人体本身是一个复杂的机体，也是一个磁性体，在磁1铝电解工业的现状场作用下，内部的组织和结构会发生一定的变化，而当磁铝是世界上最丰富的金属元素，其具有良好的物理和场对人体的照射量超过一定的额度时，会使人体的身体机化学性能，在工业化学上的用途也十分广泛。自从一百多年能不足以自行修复，从而产生疾病。经过研究发现，电解槽前，霍尔—埃鲁特电解铝法诞生后，电

4、解铝逐步成为了铝工周围磁场变化规律和直流导线周围的磁场分布规律相同，业的核心，在铝的应用中占据着重要的地位。均是随距离的增加而减弱，随电流的增加而增加。而铝电然而，随着铝工业在国家工业生产中的比重日益增重，解槽周围的磁场对于人体的照射接近或超过人体免疫系我国的铝电解工业也面临着以下现状：①铝电解槽的容量统所能接受的最大限度，时间过长会对人体造成难以恢复过小；②铝电解的生产电的效率低、耗电量高；③我国目前的伤害，应当及时做好保护措施。使用的铝电解槽的使用寿命低。这些使得我国在铝电解方4铝电解与流场面的成本明显高于国外，不利于工业甚至经济的发展。在这在铝电解槽内熔体主要可以分为三个区域：

5、铝液、电个背景下，加强铝电解方面的科学研究和技术革新，变得更解质底层区、有气泡产生的阳极附近。在这些区域，不仅有加具有紧迫性。电化学等化学反应过程，还存在着固体溶解、液体稀释、扩针对铝电解工业的现状来看，我国的铝电解的技术革散流动、热度传导等物理过程，这些物理和化学过程对于新应主要在以下几个方面：①开发新槽型，扩大电解槽的铝电解的电解质过程有极其重要的影响。因此，在铝电解容量；②开发使用惰性阳极，减少能耗；③根据低温铝电解过程中，对于熔体流动场的研究也是非常重要的。理论，降低电解温度，减低电能消耗。在铝电解槽内，电解质和铝液的运动主要依靠重力、2铝电解与磁场电磁力以及液体中的浮力和产

6、生的气泡所产生的浮力，除2.1铝电解槽磁场的组成此之外，添加原料、更换级体等过程也可以导致熔体的运铝电解槽磁场的组成主要有以下三个部分：①母线电动。因此，对于熔体流场的研究一般有测量法和数学模拟流产生的磁场；②阴极块、阳极块、电解铝液中电流产生的法两种方法。磁场；③铁磁物质对磁场的影响。根据电生磁的理论，铝电由于铝电解槽内熔体的流动属于三维揣流运动，因解槽中磁场与电流的关系颇为重要，但又不是简单的只有此，传统的二维测量方法就有一定的缺陷：①无法计算槽电解槽中涉及到的电流所产生，而是由电流和其他的铁磁的形状对熔体流动速度和方向的影响；②每个阳极碳块的物质相互影响而形成的。电流分布不均匀

7、，因此产生的电磁力也不相同，所计算的2.2铝电解槽磁场的数值计算方法熔体流动也会有所差别。由于铝电解槽中的磁场与电解质以及铝液中的电流就目前而言，大部分学者开始采用三维的测量方法，相互作用会产生电磁力，使电解质和铝液发生循环流动、除了应用流体热力学原理对铝电解槽熔体进行计算外，还界面波动和隆起变形的现象，影响了氧化铝的扩散速度和采用了傅里叶分析法对不规则的铝电解槽内熔体的运动电解槽内温度的均匀分布，还可能会增加铝的溶解损失，进行了非稳态的分析。但是由于铝电