萬(wàn)安級(jí)稀土電解槽電場(chǎng)和流場(chǎng)模擬及開(kāi)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(mǎn)足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)大功率稀土電解槽的需求越來(lái)越迫切，基于這一背景，本文通過(guò)商用仿真軟件對(duì)15KA稀土電解槽電場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，并結(jié)合分析結(jié)果對(duì)新型稀土電解槽進(jìn)行開(kāi)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(yáng)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(chǎng)，包括電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)等，而電場(chǎng)則是其他物理場(chǎng)的根源。

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

3、底部的距離以及陰陽(yáng)極之間的距離。
　　在電場(chǎng)模擬的基礎(chǔ)上，建立了氣電解質(zhì)、氣體流場(chǎng)以及金屬沉降的數(shù)學(xué)模型，利用模擬分析軟件Fluent對(duì)稀土電解槽的電解質(zhì)流場(chǎng)、氣體流場(chǎng)以及稀土金屬的沉降過(guò)程進(jìn)行模擬分析。研究了稀土電解槽的電解過(guò)程，即電解產(chǎn)生氣體的析出過(guò)程和產(chǎn)生金屬的沉降過(guò)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(guò)程，以及氣體流場(chǎng)對(duì)電解質(zhì)流場(chǎng)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(chǎng)模擬