10KA稀土电解槽电场仿真模拟

1、10KA稀土电解槽电场仿真稀I:熔盘电解榊内的电戒分布不仗常响电解槽内的诅度分布*而良赴克接世响颔体的就动.从而总响r电辭帶的传质、件撫牧况第"电解幣的k壑热譚見熔体电逋产比的焦坤热.斫以歇酬宛电解槽内的温度井布.背先望仲电解捕中电渝好布的情呪*第二.电戒晁电解v卩毬场的海*理硏究这就分电滅严中的確场.刘无恵殖闻道堀体中的电悔彷布.电師场的研究目的就魁确定电弊鬧内熔体中电飯井布的特舐凶雉步研究电、磁场的祁互作用规律"本文所便甲的带矗型t全轴对称精构.在保讦计寡料哑的墓础ht仅研究电解惭的1口部分Kfftiiwmffifi：的暇秋以从加界条件在弟四第中已作便明，层里不再丹址.

2、根据有揍收器和圮按收养网种情况，分别对计件姑果班打廿靳和论述却电解楷橹电Jk的计算在構休运行中，电耗在主严胶本中占祁珥人的止例.M训佯削电冷与稀七金凤产品蜷济措标密切祁关員有祈涓構电出的忸诫民梵越响因畫*彳能采取弃效抬Mi锻小堪録.降低生产J4本*一JR来UL整盘电解槽的槽电压也林1井解电用*帖树厲辞和堺佟电斥即叫(1) 分解电斥榕电斥中的分解电用邑揃在电楡上抽直涮电,褪电解建籽恃纯堆打的sm宜涌电"；宴除分解电圧号耳境和电機情呪有黄经测定NlQ5or时*NdjO,熔盐中的实际分解电氏号阳楼电济密度的对鑒F戢性关系4%£=171+0.33J<lniucjtSI)贰中.

3、乙丸阳械电说潯度.AW.对T电流昭岖为IOOODA.阳權半艳为58cm.R讣唆电浊卡填D.»67A/em:(I-J电IffflK7解电矗为I£FVC)结恂浪降第构冷降捅山摘峑結构严住的也抓明、pnfetif按箕点圧琵阻尊严住的浪降.结枸的电解怖丽吉.I仔姜年的生产疋it金桐故电解li的昧阳极连接力式以Afiiffi排宿已瓮賂皿f个比较固定的刨置"区部分床除基搴是固定的.嘴障壺明，毘部分用陽為±£西面对于底部港点丽檢结构的电««.現阶險还浅育关于结构用降的柯斤出遒.借签传址皓构电解梢的结构用降值2.9V(3) 熔体电爪降熔体电

4、爪降是电能ifi过髙温电解质时.曲于熔盐自身电網所产生的压降.这邹分压降使电能不断转化为热能使电解tf!绯持电化学反应所需耍的韶度.熔体电爪降取决衲体熔盐内的电场分布.而电解馆内电场分布与轉体结构尺寸和熔盐性质反应泓度零祁有关系.5.2无接收益时的仿真模拟无接收器时电解馆的tfl型结构尺寸以及物性參数请參见須三乩5.21计口X域參丸图5.1因为倉所限.这屮仅列出极沖为0.1m时的M格划分怙况.共计2Q22O个单儿图51极即为(Mm时的网格划分图S22樓拟结果仪分析极冲为QIm时的计諒结果:»0.1m时电位分布图»0.1m时电位分布图III53WHiOJm吋电场钗度分布对以上

5、皓果进行分析知：(1) 整个电解馆可分为两个区域，阴.阳极间电解区：阳极本身以及阳极与惜业间等电势区.(2) 石虽阳极儿乎无压降.可看作誓势体.原因是石星阳极的电H1率比电解质的小f两个数fltflt.且毗为绝缘体.通过的电派橄乎其微所以阳极衣身以及阳极与馆艇间为等电势区.(3) 阳极与阴根之间足电波集中通过的区域.此处电位等势线段为密集电位梯度披大电场强度也牧大电解产工的條H热能够提供电弊过程所需芟的热就.对贰证这过程擢续进fr：H.iff阴.阳极间电解区热債旳匀適免由于沮幷的在血导致的电解质的井常涼动.fj利J电解过卅的稳定进行.(4) 図然我们人为地俗电解榕分为两个区域以使分析.但是实床

6、上它们是体【门在这两个区域间存在微小的过渡区.从图5.3中红色箭头可以很明显看到电场强度发生了突变.能IR交换非常激烈极沖为0时的il口结果:图54Hlfh0.12m时电位分命图图54Hlfh0.12m时电位分命图RlfLSm0.12m时电场労阪分布图III5J50.14m时电位分布图图时也务呢陵分伯阁对以上结采进行分析知,(1) 电解馆阴极半径不变.极馳在増大过程中.电位分布与电场分布变化的趋势足致的.即阴、阳极Z间电位等势线放为密巫II近fTfr分布电场强度也域大II均匀分布.而阳极与槽墅Z间电位零势线较为怖筑电场强度也较小IUIjF部向上部邂渐减小(2) 极距在増大过中电解榊内熔体电位在

7、逐渐増大.这尼肉为极盹堆大了.阴、阳极间电解质的盘増多.此时电流流过电解质ffifiifii上的K度増如而导体电阻与电流渝过其自身橫放面上的髙度成正比.所以电解质部分的电祖变大.从而熔体电位增大.(3) 极距在増大过程中电解槽内电场强度有徽谢的壇加.这足肉为电场强度与熔体电位成正比与极跑成反比.在熔体电位与极跑的嫁合作用下.极距的变化很小.而堺体电位的贡献史多一些.导致电场强度有所增加.(4) 一股來说熔盐|MIN<M£ft1r解电&结构压降和熔盐电圧降其中nitf的和经计算为4.59V.木文所研究的懈盐电儿降在极跑I014nIfflbt约为0.82V,底样谀新型电解梢

8、的榕电爪为5.4IVi.'ip/M内某稀I)10KA电解榊的Ifl电爪为10V.可見谀榕幣有若较大的节能降耗空间.53仃接收器时的仿宾模拟有按收器时电解柏的幣吃结构.尺寸以及物竹零救応参W.第三章5.1网恪划分计WKOM图5.8IM为爲幅所PR.这屮仪列岀极0.1m时的M格划分悄况.共计19660卜单元图£8极亚为(Mm时的网格划分图S32根拟给果及分析1极崑为0.1mIH的Hitts果:曙秦卑汞请孙B刖逐笔JL五丽驱劣申代邓H俯堕習旳褂沧血话携切坊中0“m-K3«W-WfeJttW(tf*WWV#r«5fl|I(fr)虽班那剧切MR删帀丄肚星©

9、期妙当GU型理币庸台缆期勺侨种餅X斜巾何谢田他丿她沏射乜勺说肆帀订笊漪胖M农撚迥沏应曲坍切讯出MN理币址淆初列佛仃毎胡/側帀-YWMi-YW觀報”帀浙#"科為侪©刘帀口算-WxIWWtbWWWZWMWttl(E)図#审M何亦甜人阳岗d/73%V谢比173舛磁H小型册帀切N测刘菊确曲囚II祈旳艮丿屮轴骑紳申：M*用申轴褂谢奇9初¥1呦郭俗空站星3刘时釘朋由雨4刃*帀处何曲训舛褂比1押卅务*谢用:FxlM卩縊汕邪行njiHN用比1曲"I卅用何讯由個护2卬*3加田枷H2语(I)u亚RG”班帝铝丁材“HI妙BJ£E期EMvomoi-sHIHI妙BJ&#

10、163;E期EMvomoi-sHI谢毁®丽Wro3B»6smWHOffl&llO>ai2n时电位分布IDffl542IAHjai2m时电场逊分Wffl&13O0.14m时电位分布图时电场渕文分桁图对以上绪果进行分析知(1) 电解幣阴极半径不变极郭在增大过程中电位分布与电场分布变化的趙势她致的即阴阳极之间电位等势銭疑为密集且近乎平行分布电场强度也WAII均匀分布.而阳极与H!蠻之间电位等势线较为稀疏电场强度也较小II山下部向上部逐渐咸小(2) 极距在増人过用中电解榕内熔体电位在连渐增人.这抱因为极盹増大了阴、阳极何电解质的債増多.此时电流涼过电解质横8面

11、上的髙度増加.而导体电阻与电流流过其自身橫戡面上的高度成正比所以电解质部分的电川变人.从而熔体电位増大.(3) 极貝伽大过程中电解榕内电场强度有磁弱的増加.2是因为电场强度9熔体电位成正比、与极距成反比.在熔体电位与极距的煤合作用下.极弟的变化很小.而熔体电位的贡献更多一些.导致电场强度有所增加(4) 此处所研究的熔盐电爪降在极审为0.14m时殂人.約为0.93V.这样谀新型电杆槽的馆电床为552V而当前国内某稀EJ10KA电解檜的匚作电斥为10V.町丸谀梢型有若牧大的"能降耗空间.54彳j无接收器两种怙况仿n模拟结果对i匕分析(1) 按收器的有无对电解槽内电场的电位以及电场強度分布

12、E响并不大.这足很弃易理解的.因为无按收器时意味若整个阴根表面即九按收ar衣【hi.右按收器时阴极衣面发1-rm小的变化.而这种变化不足以対电场产工较大电响.(2) 极沖固定.有技收潺时的埒体电位要高尸无按收髀时的.这尼肉为仃按收器时电派潦过的横截面积耍小于无按收器电流派过的横載面积.而导体电用与电滅派过其自身的横歲面枳成反比.从而有按收髀时的电解质电用耍大屿所以熔体电位就拓些不管极护是否变化.有按收器时.I：文所述的过渡区处的能“交换比无按收器对的激烈的多.因为它们的阴极在此处发生了突变.可见阴.阳极的配賈决应门社解幣内能笊的分布.5S本章小结(1对目前涼行的1:插式阴.阳楼倍构的电解馆进倍签钳电解MISHA构.幵发底部阴昨上电解槽能够克94诸多不足提高稀匕电解的生产效率和电流效*9改善操作条件2电场(电涼与电斥分布是电解槽运行的能ftMfibe見其它各物理场形成的根濛因此.稀I电解槽的电流电分布好坏对稀d金属电“生产WM9的够枳本章从电场入下.通过利用ANSYS软件仿真模拟有无按收器两种电解梢内的电场随极距的改变而变化的情况<3)底沛阴极结构的怖I电解榕的电场分布均匀fj利丁电极何成分的混匀和热传导.能够保证电解所