開(kāi)題報(bào)告制鈉電解槽

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目：制鈉電解槽熱電場(chǎng)模擬系另0： 專(zhuān)業(yè)： 熱能與動(dòng)力工程學(xué)制：四年姓名： 學(xué)號(hào)： 導(dǎo)師： 2010年3月28日

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)老師 專(zhuān)業(yè)擬用設(shè)計(jì)題目制鈉電解槽熱電場(chǎng)模擬擬用設(shè)計(jì)題目制鈉電解槽熱電場(chǎng)模擬預(yù)計(jì)結(jié)果利用ANSYS軟件來(lái)完成制鈉電解槽熱電場(chǎng)模擬，觀察制取鈉的總過(guò)程，研究制取大量的鈉都與那些因素有關(guān)，來(lái)完成高效節(jié)能鈉的制取。預(yù)計(jì)結(jié)果可行性研究:熔鹽電解是生產(chǎn)金屬最重要的手段之一。節(jié)能降耗總是冶金行業(yè)最重要的課題，對(duì)熔鹽電解槽節(jié)能降耗的研究是降低生產(chǎn)成本的最重要手段。這就需要對(duì)熔鹽電解槽的電解過(guò)程進(jìn)行深刻的理論性研究，只有在深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上才能在理論上提出切實(shí)可行的方法去指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案?？尚行匝芯考盎竟ぷ魉悸冯娏鲝?qiáng)化是提高鈉電解槽產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的有效手段。我國(guó)現(xiàn)有的人部分鈉電解槽陽(yáng)極電流密度較低，有較人的電流強(qiáng)化潛力，因此研究電流強(qiáng)化方法及相應(yīng)的配套技術(shù)措施對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段鈉電解企業(yè)的增產(chǎn)、增效是有很重要的現(xiàn)實(shí)意義?？尚行匝芯考盎竟ぷ魉悸冯姛釄?chǎng)解析的目的是在設(shè)定的電解槽結(jié)構(gòu)的條件下通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)求解電解槽內(nèi)的電壓分布、溫度分布熱平衡狀態(tài)和極間距變化、電流變化對(duì)那電解產(chǎn)生的影響，為此必須對(duì)所研究的物理現(xiàn)象進(jìn)行深入的機(jī)理分析，在此基礎(chǔ)上通過(guò)合理的假設(shè)和簡(jiǎn)化，建立起與物理現(xiàn)象相吻合的物理模型，為建立描述鈉電解槽槽內(nèi)傳熱數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)備條件。本論文主要研究在鈉電解過(guò)程中，在電熱場(chǎng)中的電解鈉的模擬實(shí)驗(yàn)與極間距、電流密度、電壓、溫度等因素有關(guān)，在改變極間距時(shí)分析電解鈉的狀態(tài)，從可以制取高效大量的鈉。研究鈉電解過(guò)程中陽(yáng)極電熱變化情況，為實(shí)際生產(chǎn)提供參考依據(jù)鈉解生產(chǎn)中，陽(yáng)極不斷消耗，陽(yáng)極的電熱分布情況也隨之不斷變化。在生產(chǎn)實(shí)踐中，很難經(jīng)常性地直接去測(cè)量這些參數(shù)。因此通過(guò)鈉電解槽的電熱解析模型并采用數(shù)值分析方法進(jìn)行求解，獲得陽(yáng)極電、熱場(chǎng)隨著電解過(guò)程的進(jìn)行而變化的情況，為生產(chǎn)實(shí)際提供參考依據(jù)。

基本工作思路:可行性研究及基本工作思路論文工作計(jì)劃以40KA鈉電解槽為例子，主要通過(guò)建立模型，采用數(shù)值模擬的方法，在鈉電解過(guò)程中，在電熱場(chǎng)中的電解鈉的模擬實(shí)驗(yàn)與極間距、電流密度、電壓等因素有關(guān)，在改變極間距是仔細(xì)觀察電解鈉的狀態(tài)?？尚行匝芯考盎竟ぷ魉悸氛撐墓ぷ饔?jì)劃（一） 、在給定的原始資料的基礎(chǔ)上，查找相關(guān)設(shè)計(jì)資料，完成以下模擬實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1、 選取了合適的數(shù)學(xué)模型，并建立了符合該計(jì)算實(shí)型的具體鈉電解槽靜態(tài)電熱場(chǎng)數(shù)學(xué)模型。2、 控制方程的選取：（1）對(duì)于正常運(yùn)行的電解槽，其電流隨時(shí)間的波動(dòng)及電流在電解槽內(nèi)傳遞滯后現(xiàn)以忽略，故其導(dǎo)電過(guò)程可用拉普拉斯方程表示——電傳導(dǎo)方程。（2）根據(jù)傳熱學(xué)知識(shí)，電解槽內(nèi)熱傳導(dǎo)服從帶有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱泊松方程——熱傳導(dǎo)方程。3、 確立了合理的邊界條件，（l）導(dǎo)電方程的邊界條件、（2）導(dǎo)熱方程的邊界條件。4、 鋁電解槽的幾何結(jié)構(gòu)和電熱學(xué)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，首先介紹了鈉電解槽電熱場(chǎng)的三維靜態(tài)物理模型和數(shù)學(xué)模型，以及求解數(shù)學(xué)模型所需的邊界條件;然后ANSYS在電熱耦合場(chǎng)計(jì)算得出結(jié)論。（二） 、完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)以后，認(rèn)真整理模擬過(guò)程，按照畢業(yè)要求合理編寫(xiě)畢業(yè)論文。第1-3周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)選題;第4-5周：進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、閱讀、整理，并作出開(kāi)題報(bào)告；第6-8周：根據(jù)給定的原始資料，查找相關(guān)資料，熟悉ANSYS12.0軟件，選取了合適的數(shù)學(xué)模型，并建立了符合該計(jì)算實(shí)型的具體數(shù)學(xué)模型。第9-10周：控制方程的選取，確立了合理的邊界條件第11-15周：研究方案得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，整理數(shù)據(jù)。第16-17周：進(jìn)行畢業(yè)論文撰寫(xiě)；第18周：畢業(yè)評(píng)審，答辯；

教研室審查意見(jiàn)中期檢查及抽查(一)中期檢查及抽查(二)中期檢查及抽查(三)注：學(xué)生根據(jù)導(dǎo)師的學(xué)題要求，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行初步調(diào)研，并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，要求盡量做到思路清晰，各階段目標(biāo)明確，各部分任務(wù)之間的時(shí)間安排松緊得當(dāng)，具有可操作性。對(duì)于已提前接觸和課題相關(guān)工作的學(xué)生，論文學(xué)期前所做的相關(guān)工作均可作為論文工作的一部分，并在論文工作計(jì)劃中注明。各專(zhuān)業(yè)教研室組織審查開(kāi)題報(bào)告，凡思路不清，目標(biāo)不明確和不具備可操作性的開(kāi)題報(bào)告必須重寫(xiě)。文獻(xiàn)檢索一：用自已的話完整地寫(xiě)下一種或以上有效的檢索方法檢索方法如下:方法一：首先登錄百度網(wǎng)址：進(jìn)行搜索，在對(duì)話框里輸入“鈉電解槽模擬”后回車(chē)進(jìn)入該頁(yè)面，查找自己所需的資料；。文獻(xiàn)檢索二：簡(jiǎn)要記下文獻(xiàn)檢索工作的原始過(guò)程文獻(xiàn)檢索過(guò)程:一般來(lái)說(shuō)，文獻(xiàn)檢索可分為以下幾個(gè)過(guò)程：（1） 明確查找目的與要求。（2） 選擇檢索工具。如關(guān)鍵詞、目錄、索引、文摘百科全書(shū)、年鑒、詞典、手冊(cè)名錄、表譜、圖錄、表譜、類(lèi)書(shū)、政書(shū)等。（3） 確定檢索途徑和方法。（4） 根據(jù)文獻(xiàn)線索，查閱原始文獻(xiàn)。1、登錄百度網(wǎng)址：，在對(duì)話框中鍵入“鈉電解槽模擬”然后找自己想要的資料，在“版塊”下會(huì)提示“…資料下載”，點(diǎn)擊該提示就可以下載該資料了，然后進(jìn)行整理、打印。文獻(xiàn)綜述：簡(jiǎn)述主要文獻(xiàn)要點(diǎn)及綜合分析《鈉的制造，性質(zhì)及用途》（馬夏爾.西蒂格化學(xué)工業(yè)出版社）主要說(shuō)明鈉的制造方法和制造工藝，講解了鈉的活潑性質(zhì)等。鈉現(xiàn)在的用途很廣，并且用量很大。金屬鈉市場(chǎng)分析（師曉光無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2006，38（6）：6）摘要：闡述了金屬鈉的用途。從國(guó)外和國(guó)內(nèi)兩方面分別分析了金屬鈉行業(yè)的現(xiàn)狀和市場(chǎng)，并對(duì)金屬鈉應(yīng)用的潛在市場(chǎng)做了介紹。金屬鈉作為一種基本原料，已被成功地應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬必將促進(jìn)金屬鈉工業(yè)的發(fā)展。電解制鈉及影響電流效率的因素（李相德李樹(shù)衡寧夏石油化工，2003,（4），49-50）摘要：本文通過(guò)電解金屬鈉的電流效率，對(duì)提高金屬鈉的產(chǎn)童進(jìn)行了論述。金屬鈉市場(chǎng)分析（師曉光無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2006，38（6）：6）摘要：闡述了金屬鈉的用途。從國(guó)外和國(guó)內(nèi)兩方面分別分析了金屬鈉行業(yè)的現(xiàn)狀和市場(chǎng)，并對(duì)金屬鈉應(yīng)用的潛在市場(chǎng)做了介紹。金屬鈉作為一種基本原料，已被成功地應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬必將促進(jìn)金屬鈉工業(yè)的發(fā)展。四陽(yáng)極高效節(jié)能制鈉電解槽電場(chǎng)的仿真模擬（伍永福，劉中興，任永峰，李含善內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào)2008年3月第27卷第1期）摘要：利用有限元軟件ANSYS具有的多重單元、多重屬性的特點(diǎn)，建立了四陽(yáng)極高效節(jié)能制鈉電解槽的電極及體整體電場(chǎng)數(shù)學(xué)模型.對(duì)電解槽的電極不同的開(kāi)口方式的電場(chǎng)進(jìn)行了仿真模擬，得出了不同的電極開(kāi)口方式對(duì)電壓及電位分布的影響，為四陽(yáng)極高效節(jié)能制鈉電解槽的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù).基ANSYS的大型預(yù)焙鋁電解槽熱電場(chǎng)的仿真馬素紅摘要：鋁電解槽中電熱場(chǎng)分布狀況直接影響到電解槽的穩(wěn)定性以及電流效率和能量消耗，而且，在生產(chǎn)實(shí)踐中，鋁電解槽的電熱分布難以直接測(cè)量。因此，對(duì)鋁電解槽電熱分布的計(jì)算機(jī)仿研究有著十分重要的意義，對(duì)于提高電流效率、節(jié)能降耗、增強(qiáng)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力都有重要的作用。大型預(yù)焙鋁電解槽電熱場(chǎng)的有限元計(jì)算（程迎軍賴(lài)延清周乃君計(jì)算物理20卷第4期2003年7月）摘要：采用加權(quán)余量的伽遼金法推導(dǎo)了鋁電解槽電、熱場(chǎng)計(jì)算的有限元方程.利用ANSYS有限元軟件具有的多重單元、多重屬性及其能耦合求解電、熱場(chǎng)的特點(diǎn)，建立了鋁電解槽陽(yáng)極和熔體大面切片的有限元模型.在合適的邊界條件的假定下，對(duì)160kA預(yù)焙槽的電、熱場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算，分析了槽內(nèi)的溫度分布和電壓、電流分布.結(jié)果表明:所建有限元模型的仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)值吻合較好，證實(shí)了采用ANSYS軟件優(yōu)化鋁電解槽設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新型鋁電解槽的可行性與準(zhǔn)確性.300KA鋁電解槽三維電熱場(chǎng)電位ANSYS分析（喻海良崔青玲劉相華趙憲明田廷有有色礦冶第20卷第3期2004年6月）摘要：利用有限元軟件ANSYS，建立了包含工字鋼部分在內(nèi)的鋁電解槽幾何模型。針對(duì)沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的300KA鋁電解槽，進(jìn)行了三維電熱場(chǎng)輛合分析。在本文中,就其中的各部分的電位分布做了細(xì)致的分析,為研究鋁電解槽節(jié)能、采用新材質(zhì)分析提供了準(zhǔn)確高效的方法。熔鹽電解槽內(nèi)多相流動(dòng)的分析（張宏光內(nèi)蒙古科技大學(xué)）摘要：熔鹽電解法是生產(chǎn)金屬的重要工藝。對(duì)熔鹽電解槽節(jié)能改造的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)冶金行業(yè)來(lái)說(shuō)，有著重要的意義。冶金行業(yè)是能源消耗最多的行業(yè)之一，對(duì)于熔鹽電解槽來(lái)說(shuō)，降低其能耗不但會(huì)給社會(huì)帶來(lái)能源消耗的降低，同時(shí)也會(huì)降低產(chǎn)品的成本，增加其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。電解槽內(nèi)存在著復(fù)雜的物理場(chǎng)，而對(duì)流場(chǎng)的研究是認(rèn)識(shí)其他物理場(chǎng)的基礎(chǔ)。本文即是通過(guò)數(shù)值模擬的方法，以3KA稀土電解槽和40KA鈉電解槽為例，對(duì)槽內(nèi)流體的多相流動(dòng)進(jìn)行研究。金屬鈉的應(yīng)用及生產(chǎn)工藝（張莉張樹(shù)軒青海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）第24卷第4期2006年8月）摘要：介紹了金屬鈉的應(yīng)用和生產(chǎn)工藝,并結(jié)合青海鹽湖資源綜合開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，分析了建設(shè)金屬鈉裝置的優(yōu)勢(shì)及可行性。鋁電解槽電熱場(chǎng)解析技術(shù)的發(fā)展（羅海巖，陸繼東，吳君棋，黃來(lái)，沈凱華中科技大學(xué)輕金屬2002年第1期）摘要：介紹鋁電解槽電熱解析模型的發(fā)展和現(xiàn)狀，比較了各模型的優(yōu)缺點(diǎn)。提出了建立鋁電解槽三維電熱解析模型的必要性和思路。綜合分析：在沒(méi)有做真實(shí)的實(shí)驗(yàn)之前運(yùn)用ANSYS做模擬實(shí)驗(yàn)這樣既可以減少環(huán)境的污染，又減少資金的投入還可以研究出高效節(jié)能的方法來(lái)制取大量的鈉。選取了合適的數(shù)學(xué)模型，并建立了符合該計(jì)算實(shí)型的具體數(shù)學(xué)模型，確立了合理的邊界條件，確定了計(jì)算區(qū)域和計(jì)算網(wǎng)格，最后通過(guò)ANSYS計(jì)算軟件對(duì)電解槽內(nèi)影響生產(chǎn)鈉情況的因素進(jìn)行了仔細(xì)的分析，并研究高效鈉的生產(chǎn)。對(duì)電解槽運(yùn)行有決定影響的三個(gè)因素是電解質(zhì)溫度、極間距變化和電流效率。它們的測(cè)量至今還未找到可行的實(shí)用的在線檢測(cè)方法，因而電解質(zhì)溫度、電流效率及極間距變化的動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)就成了目前電解槽動(dòng)態(tài)仿真的土要任務(wù)。電流強(qiáng)化是提高現(xiàn)有電解槽產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)有效的手段，國(guó)內(nèi)外不少鋁電解企業(yè)展開(kāi)電流強(qiáng)化技術(shù)的研究作，取得了較顯著的提高產(chǎn)量和增加經(jīng)濟(jì)效益的效果。強(qiáng)化系列電流的方法不外乎提高電流密度和增大陽(yáng)極面積。為達(dá)到電流強(qiáng)化增產(chǎn)增效的目的，必須對(duì)鈉電解槽的相關(guān)電流強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。實(shí)踐證明鈉電解槽的實(shí)驗(yàn)研究法和計(jì)算機(jī)仿真研究方法是鈉電解槽電流強(qiáng)化技術(shù)研究的行之有效的方法，隨著鈉電解槽仿真研究工作的深入和計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，其計(jì)算的精度在不斷