铝电解槽热场、磁场和流场及其数值计算PDF电子书下载

目 录 1

第一篇铝电解槽中的温度场 1

第一章绪论 1

1.1铝电解发展概述 1

1.2研究铝电解槽中传热问题的重要意义 2

1.3铝电解槽的槽膛内形和槽帮结壳 3

1.3.1 铝电解槽槽帮结壳的形成、变化及其主要成分 3

1.3.3槽帮结壳与熔体之间换热系数的研究现状 4

1.3.2铝电解槽槽帮结壳与电解质和铝液熔体之间的换热系数 4

1.3.4规整的槽膛内形对铝电解生产的重要意义 5

1.4铝电解槽传热数学模型 6

第二章冰晶石—氧化铝熔盐电解反应的热力学 8

2.1冰晶石—氧化铝熔盐电解的能量消耗 8

2.2铝电解槽的可逆电势Erev 10

2.3氧化铝的活度 12

2.4电解铝的当量电压E△Hθ 12

2.6铝电解槽的热损失和热平衡 15

2.5铝电解槽的槽电压及其电能分配 15

第三章铝电解槽的温度场 19

3.1传热问题概述 19

3.1.1传热的三种方式 19

3.1.2传热问题的边界条件及求解方法 20

3.2铝电解槽传热过程的物理模型 21

3.3铝电解槽传热过程二维稳态数学模型 23

3.3.1 电解槽数学模型求解区域的单元划分 23

3.3.2热交换过程的控制方程及其离散 23

3.3.3铝电解槽数学模型的边界条件 31

3.4计算实例 32

3.4.1计算所需数据的选取 32

3.4.2计算结果 35

第四章槽帮结壳与介质换热系数的计算 38

4.1 铝电解槽电解质熔体和铝液与槽帮结壳之间传热的基本原理 38

4.2槽帮与电解质熔体和铝液熔体之间的换热系数 42

之间的换热系数 43

4.3热流管法计算槽帮结壳与电解质熔体 43

4.3.1铝电解槽中的热流线及其分布 44

4.3.2计算原理 44

4.4计算实例 46

4.4.1计算所需数据 46

4.4.2计算结果 48

5.1 铝电解过程中铝液水平的变化对槽膛形状的影响 50

5.1.1模型的建立 50

第五章铝电解过程中槽膛形状的变化 50

5.1.2计算铝电解槽内槽帮结壳形状的方法 51

5.1.3铝电解槽铝液最佳高度的判断标准 52

5.1.4计算实例 53

5.2选用不同的内衬炭材料对槽膛形状的影响 56

5.2.1铝电解槽内衬炭材料及其导热性能 57

5.2.2计算实例 58

5.2.3计算结果 59

6.1.1计算原理 64

6.1计算原理和计算方法 64

热状态的影响 64

第六章铝电解槽电压、电流强度变化对电解槽 64

6.1.2计算方法 67

6.2计算实例 68

6.2.1槽帮结壳变化厚度的选取 68

6.2.2电解质初晶温度的计算方法 68

6.2.3计算结果 69

参考文献 73

第二篇大型预焙阳极铝电解槽磁场的计算 76

第七章绪论 76

7.1 铝电解槽磁场计算及其研究的意义 76

7.2电磁场的计算方法概述 77

7.3国内外有关铝电解槽磁场计算研究的现状 78

7.3.1磁衰减系数法 80

7.3.2有限元素法 80

7.3.3边界元素法 82

8.1基本概念 90

第八章铝电解槽内外传导电流产生磁场的计算 90

8.2母线电流产生磁场的计算 91

8.2.1 电流恒定时线形导体所产生磁场的计算 92

8.2.2 电流线性变化时线形导体所产生磁场的计算 94

8.3阴极炭块、阳极炭块以及铝液和电解质熔体中电流所产生磁场的计算 95

第九章表面磁荷法计算磁场的原理和步骤 100

9.1表面磁荷法计算磁场的原理 100

9.2应用表面磁荷法计算磁场的公式推导 104

9.3非线性方程组的求解 107

9.4应用表面磁荷法计算磁场的步骤 107

9.5应用表面磁荷法计算磁场的程序框图 108

第十章铝电解槽磁场计算程序的验证 109

10.1磁场的测量 109

10.1.1测量点位置的确定 110

10.1.2测量仪器 110

10.1.3电流分布的测定 110

的制备 111

10.1.4高斯计探头的构造原理和测量装置 111

10.1.5测量步骤 112

10.1.6测量结果 114

10.2磁场的计算 114

10.3测量结果与计算结果的对比与讨论 115

10.4误差分析 117

11.1 160kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的计算 119

11.1.1计算结果 119

第十一章铝电解槽磁场的计算实例 119

11.1.2铁磁材料对铝电解槽磁场分布的影响 122

11.1.3电流分布对铝电解槽磁场分布的影响 125

11.2 186kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的计算 128

11.3 230kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的计算 131

11.4母线设计改进后的186kA大型预焙阳极铝 135

电解槽磁场的计算 135

11.5 母线设计改进后的230kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的计算 138

参考文献 138

12.1铝电解槽流场计算及研究的意义 143

第三篇铝电解槽磁场对铝液流动影响的研究 143

第十二章绪论 143

12.2流体力学研究方法概述 144

12.3紊流问题的数值计算方法概述 146

12.3.1直接模拟法 146

12.3.2大涡模拟法 146

12.3.3雷诺时均方程法 146

12.4国内外有关铝电解槽流场研究的现状 152

第十三章 铝电解槽流场控制方程的建立及离散 159

13.1基本概念 159

13.1.1连续性方程 159

13.1.2运动方程 159

13.1.3能量方程 160

13.2铝电解槽流场的数学描述 161

13.2.1模型的简化 161

13.2.2铝电解槽流场的二维紊流数学模型 162

13.2.3壁面函数法 163

13.3求解区域的离散化 166

13.4通用控制微分方程 167

13.5离散方程的建立 168

13.5.1控制微分方程的离散方法 168

13.5.2通用控制微分方程的离散 168

13.5.3动量方程的离散 170

13.6离散方程的求解方法 172

13.6.1 SIMPLE算法 172

13.6.2 SIMPL点R算法 173

第十四章铝电解槽流场的计算 176

14.1铝电解槽流场计算的边界条件 176

14.2铝电解槽流场的计算实例 177

14.2.1 160kA大型铝电解槽的流场 177

14.2.2 186kA大型铝电解槽的流场 177

14.2.3 230kA大型铝电解槽的流场 178

14.2.4 186kA大型铝电解槽母线改进后的流场 179

参考文献 180