铝电解槽三维电热场计算分析

利用一套商用有限元分析软件ANSYS ,探讨了铝电解槽三维电热场数学模型、边界条件以及有限元分析的几何模型。针对贵阳铝镁设计研究院的 2 30kA电解槽 ,进行了比较复杂的边界条件计算 ,建立了较为完整的数学模型和几何模型。在此基础上对其温度场和电场进行了三维耦合计算。最后依据三维有限元计算的结果对 2 30kA槽的设计合理性进行了一些探讨     

铝电解槽电热场解析技术的发展

介绍铝电解槽电热解析模型的发展和现状 ,比较了各模型的优缺点。提出了建立铝电解槽三维电热解析模型的必要性和思路     

基于铝电解槽电热场模拟分析的工艺参数再优化

本文根据现运行电解槽设计及主要工艺技术参数,借助成本投入低、计算快的三维有限元FELAC 2.0分析软件为手段,对200k A电解槽电热场进行模拟与分析。并依据分析结果,通过制定铝水平管理标准、精准控制物料投入、调整静压及烟气流量平衡等方案,不断优化当前铝电解槽生产工艺参数,进一步提高电解槽经济技术指标,为企业带来了较好经济效益。     

现代大型铝电解槽内复杂物理场的仿真计算与优化

总结了国内外在铝电解槽电热场、热应力场及电磁流场方面的研究进展,指出当前多物理场仿真计算算法的不足,介绍了最新开发的液(电解质)-液(铝)-气和液-气-固(颗粒)两类三相流模型、多物理场(电、磁、热、流、力、浓度分布场等)、磁流体稳定性和电流效率三维耦合仿真模型与算法,并提出基于多相-多场耦合仿真的大型铝电解槽结构与生产工艺综合优化方法,发现大型铝电解槽在3.7~3.9 V低电压下高效、低电耗、低排放、稳定运行的状态空间,并确立相应的工艺实现条件。     

新型高导电阴极钢棒结构对电解槽电-热场影响仿真

本文采用有限元仿真计算的方法计算采用新型高导电阴极钢棒铝电解槽的电热场。在ANSYS平台上建立了350k A铝电解槽的双阳极切片模型,从物理场的角度考察新型高导电阴极钢棒结构对于电解槽电平衡和热平衡的影响。结果表明:运用高导电钢棒的电解槽阴极压降可以降低约124m V左右;单纯采用高导电钢棒而不对槽底保温进行加强时,底部保温略显不足,在现行的工艺下,槽帮稍厚,伸腿偏长;采用高导电钢棒并对电解槽底部进行保温加强、提高覆盖料厚度等措施,可以使得该槽在降低阴极压降后仍保持在合适的热平衡之下。     

导流型铝电解槽抗热扰动能力研究

本文以导流型铝电解槽为研究对象，借助于ANSYS有限元分析软件，利用经验证的1／4槽电热模型，在优化的工艺条件下，对导流型铝电解槽的抗热扰动能力进行了评估，得到了该槽型将具有抵抗电流波动为10％、持续时间为30min的冷行程热扰动能力的结论。     

铝电解槽侧部槽壳散热三维仿真模型研究

以商业软件ANSYS为平台，建立了240kA预焙阳极铝电解槽槽壳热场的三维仿真模型，对其侧部散热进行了数值计算，并将计算结果与实测值进行比较，验证了模型的可靠性，得出了侧部槽壳散热的分布规律。充分考虑了槽壳结构对散热的影响，利用ANSYS辐射单元准确求解出各辐射换热面之间的角系数，使计算模型更加合理，为准确计算和分析铝电解槽侧部槽壳散热提供了一种可靠的方法和手段。     

铝电解槽电热场1/4槽模型有限元解析方法及应用

借助ANSYS有限元分析软件,建立了铝电解槽1/4槽有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算,并以某厂156kA预焙阳极铝电解槽为研究对象,根据实测的电解槽运行数据对模型进行了检验,结果表明:本文所建立的1/4槽有限元解析模型的计算结果与实测值吻合较好(电压降偏差在30mV以内,炉帮特征尺寸偏差在2cm以内,槽壳表面温度偏差10℃以内),能较真实地反应铝电解槽内的电、热场的三维分布状况,可为铝电解槽的优化设计提供准确、快速且经济、可靠的研究手段。     

铝电解槽上烟道内的烟气流动场数值模拟研究

本文利用大型商业软件FLUENT对铝电解槽集气上烟道结构内(非全槽)的烟气流动场进行了数值模拟,并通过模拟全槽区域的温度场与流动场对非全槽模型的仿真结果和热平衡测试进行了验证,同时以仿真结果为基础成功优化设计出了适用于SY500系列电解槽的等量吸风六段集气上烟道结构。经过多项工程实践证明,该上烟道结构使用效果良好,在槽膛内集气均匀,可减小电解槽排烟量和降低槽上散热量,提高电解槽密闭效率和减少电解车间污染物排放,为电解槽实现节能减排提供了可靠保障。     

365kA大型石墨化阴极铝电解槽电热场仿真研究

借助有限元分析软件ANSYS为平台,结合数值分析软件MATLAB,根据傅里叶传热定律和基尔霍夫导电定律,针对贵阳铝镁设计研究院的新型石墨化阴极大型365kA铝电解槽,建立三维几何模型和数学模型,结合设计理念、三度寻优智能电解槽生产管理软件控制思想与现场实测数据,以能量平衡为基础,对各个分子比等级相应的多个参数变量进行电热耦合模拟仿真计算求出,输出电压分布、散热分布数据,并绘制出等温线图,炉帮外形轮廓图。该模型与实测值吻合较好(各部分温度分布和散热量),为铝电解槽大型化设计优化和寻求合适工艺参数路线提供了一种可靠、精准和快速的方法和手段。     

铝电解槽侧壁余热利用的半导体温差发电装置设计

铝电解槽能耗巨大,其中很大一部分能量以热量形式散失,本文设计了一套以塞贝克效应为原理的小功率余热温差发电装置对铝电解槽侧壁余热进行利用.该装置在某铝电解厂的电解槽侧壁进行了现场安装测试,对测试数据进行分析表明,在铝电解槽侧壁安装本文所设计的温差发电装置能够产生一定的经济效益,节约用电量.     

n 型 Bi-Te-Se 温差电材料溶液体系的电沉积过程研究

目的研究硫酸体系中元素铋、碲和硒的电沉积行为,为电沉积制备n型Bi2Te3-ySey温差电材料提供理论参考。方法采用电化学循环伏安测试技术,对硫酸溶液体系中铋、碲、硒三种元素的电沉积及不同元素间的共沉积过程进行研究。结果纯铋硫酸溶液体系中,Bi3+还原成单质铋的电化学反应是分步进行的,游离态和络合态的铋离子先后发生还原反应。纯碲硫酸溶液体系中,HTe O2+以吸附态和游离态两种形式先后发生还原反应。纯硒硫酸溶液体系中,溶液中的H2Se O3也通过分步还原反应生成硒单质。在Bi-Te-Se三元硫酸溶液体系中,Bi3+的浓度和基材对电沉积过程有显著影响,Bi-Te-Se化合物对电沉积过程具有促进作用。结论在Bi-Te-Se三元硫酸溶液体系中,Se,Te和Bi元素可依次在阴极表面发生还原反应而实现共沉积,从而制备出n型Bi-Te-Se温差电材料。     

热电材料研究进展

热电材料是能够使热能与电能直接相互转化的材料，它的出现为制造无污染、无机械运动、高效率的发电和制冷设备提供了广阔前景。随着环境和能源问题日益突出，热电材料越来越受到人们重视。在其发展过程中热电材料涌现出诸多种类，本文对热电材料近年来研究进展进行了介绍和简要评述。     

三元缺陷化合物CuGa3Te5的热电性能

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了三元缺陷化合物Cu Ga3Te5热电半导体,并分析研究了其结构和热电性能。XRD分析结果表明,该半导体为单相化合物Cu Ga3Te5,直接带隙宽度(Eg)约为1.0 e V。经热电性能测试分析,在717 K时Cu Ga3Te5的ZT值达到最大值0.3。     

Thermoelectric power generation: Converting low-grade heat into electricity

This article describes some of the fundamental aspects of thermoelectric power generation, which employs low-temperature heat sources to create electricity. The focus is on a potential system design and viable thermocouple materials. Regarding generator design, a system is proposed that uses forcedair circulation and a multistage heat-exchanger to efficiently convert the heat content of a low-grade heat source into useful electricity. As for thermocouple materials, both p-type Fe-12.8Al-12.7Si and n-type Fe-12.3Al conductors exhibit significant thermoelectric power-conversion capabilities, making them ideal candidates for use in the proposed power-generation system. K. Ono earned his D.Sc. at the University of Paris in 1966. He is currently a professor in the Department of Energy Science and Technology at Kyoto University. R.O. Suzuki earned his D.Eng. degree at Kyoto University in 1984. He is currently an associate professor in the Department of Energy Science and Technology at Kyoto University.     

Directional thermoelectric properties of Ru2Si3

The orthorhombic compound Ru₂Si₃ is currently of interest as a high-temperature thermoelectric material. In order to clarify the effects of crystal orientation on the thermoelectric properties of Ru₂Si₃, we have examined the microstructure, Seebeck coefficient, electrical resistivity, and thermal conductivity of Ru₂Si₃ along the three principal axes, using these measured quantities to describe the relative thermoelectric performance as a property of crystal orientation. Ru₂Si₃ undergoes a high temperature (HT)→low temperature (LT) phase change and polycrystalline Si platelet precipitation during cooling, both of which are expected to effect the thermoelectric properties. The HT tetragonal→LT orthorhombic phase transformation results in a [010]//[010], [100]//[001] two-domain structure, while polycrystalline Si precipitation occurs on the (100)_LT and (001)_LT planes. The [010] orientation is found to posses superior thermoelectric properties (with the dimensionless figure of merit, ZT_[010]/ZT_[100]>4 at 900 K), due principally to the larger Seebeck coefficient along the [010] direction. The effect of the domain structure on the thermoelectric properties is discussed.     

Thermoelectric properties of Zn4Sb3 intermetallic compound doped with Aluminum and Silver

The β-phase Zn₄Sb₃ has attracted much attention because of its high thermoelectric performance in the intermediate temperature range thanks to disorder in the Zn lattice site. In this work are presented structural, thermal, electric and thermoelectric characterization of Zn₄Sb₃ pure and Ag, Al doped, prepared by a simple synthesis. Structural and microstructural analyses reveal homogeneous one-phases having compositions in agreement with the nominal ones. After thermoelectric characterization, Ag doping results mostly effective in lowering the resistivity and Seebeck coefficient value, by introducing holes in the system. On the other hand, the Al substitution yields a very small decrease of the Seebeck coefficient but, at the same time, a significant decrease of the thermal conductivity mainly due to the depressed phonon contribution. The thermal conductivity behavior is the main responsible for the good thermoelectric performances of (Zn_0.99Al_0.01)₄Sb₃, whose thermoelectric figure of merit reaches the encouraging value of 0.23 at 260 K.     

Rapid synthesis of CoSb3 by MA-SPS and its thermoelectric properties

Bulk CoSb3 with single phase was synthesized by mechanical alloying and spark plasma sintering （MA-SPS）. The thermoelectric properties of bulk CoSb3 prepared by different technologies were investigated. All samples have the character of typical semiconductor electricity and their thermoelectric figures of merit （ZT） get the maximum values at 400℃. The highest ZT value is 0.0571, belonging to the sample sintered at 600℃ among all samples at all temperatures.     

Bi2-xSbxTe3热电薄膜的电化学沉积及表征

采用电化学沉积法,在ITO导电玻璃及钛片上沉积Bi2-xSbxTe3热电薄膜。采用循环伏安、SEM、XRD、EDX等技术分别对电化学沉积过程和薄膜的形貌、相结构、组成进行研究,并对其室温时的热电性能进行测试。结果表明,在含有Bi3＋、HTeO2+和SbO+的硝酸溶液中,采用控电位沉积模式,可以实现铋、锑、碲三元共沉积,得到Bi2-xSbxTe3薄膜。薄膜热处理前用冷等静压处理可以提高薄膜的密实度和平整度,并有利于热电性能的提高。     

连铸坯在加热炉内的温度场数值模拟

采用MSC.Marc有限元模拟软件对加热钢坯进行埋偶试验,得出加热炉内部的实际炉气温度,并以此为边界条件。以钢坯入加热炉时的温度为初始条件,建立钢坯在加热炉内的三维温度场模型;计算钢坯在步进式加热炉内的温度场变化情况,得出不同热装温度的钢坯在加热炉内的温度变化;优化实际生产中的加热工艺。该研究为提高工厂生产效率,节约能源起到指导作用。