萬安級稀土電解槽電場和流場模擬及開發(fā)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著稀土行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的稀土電解槽已經(jīng)不能滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，對大功率稀土電解槽的需求越來越迫切，基于這一背景，本文通過商用仿真軟件對15KA稀土電解槽電場和流場進(jìn)行模擬分析，并結(jié)合分析結(jié)果對新型稀土電解槽進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。
　　本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考部分研究資料，確定了電解槽的工藝參數(shù)，包括電解槽的結(jié)構(gòu)和陰、陽極的尺寸以及電解質(zhì)的組成。
　　稀土電解槽中存在著復(fù)雜的物理場，包括電場、磁場、流場等，而電場則是其他物理場的根源。

2、本文建立了電場的數(shù)學(xué)模型，利用ANSYS有限元軟件，模擬仿真了陰極和陽極離電解槽底部不同距離的電場以及陰極和陽極之間不同距離的電場分布。通過對電場的模擬，發(fā)現(xiàn)電解槽電場大體上可以分為陰極區(qū)、陽極區(qū)和金屬接受器區(qū)等三個(gè)區(qū)域。陽極與陰極之間的電位等勢線最為密集，而且電位梯最大，電場強(qiáng)度也較大，是電流集中通過的區(qū)域，而電極插入深度越小，槽電壓會(huì)越來越高，電解的電流效率就會(huì)越低。同時(shí)，得到了電場分布比較合理、熔體電壓也比較理想的陰、陽極距電解槽

3、底部的距離以及陰陽極之間的距離。
　　在電場模擬的基礎(chǔ)上，建立了氣電解質(zhì)、氣體流場以及金屬沉降的數(shù)學(xué)模型，利用模擬分析軟件Fluent對稀土電解槽的電解質(zhì)流場、氣體流場以及稀土金屬的沉降過程進(jìn)行模擬分析。研究了稀土電解槽的電解過程，即電解產(chǎn)生氣體的析出過程和產(chǎn)生金屬的沉降過程，電解質(zhì)的主要流動(dòng)區(qū)域、流速的分布以及漩渦的形成過程，以及氣體流場對電解質(zhì)流場產(chǎn)生的影響。為廢氣的收集和金屬的取出提供參考依據(jù)，同時(shí)也可以進(jìn)一步驗(yàn)證用電場模擬