50KA鈉電解槽電場數(shù)值模擬研究初探

米蘭 石磊 王世愛

摘要：電場的研究是流場、溫度場的基礎(chǔ)，針對50KA鈉電解槽槽底形狀復(fù)雜，本文借鑒了鋁、鎂電解槽電場模擬中的方法，結(jié)合鈉電解的特點(diǎn)， 對50KA鈉電解槽的電場進(jìn)行了模擬。

關(guān)鍵詞：電解槽、溫度場、鈉

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.電解槽的基本結(jié)構(gòu)

電解槽基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：

2.電場數(shù)學(xué)模型

此電解槽外型為圓形結(jié)構(gòu)，但是其內(nèi)部不是完全軸對稱結(jié)構(gòu)，所以其電位及電流也不是完全軸對稱分布，為準(zhǔn)確得到縱截面及橫截面的電位及電流分布，故采用三維圓柱坐標(biāo)。

首先利用棋格式交錯(cuò)網(wǎng)格將計(jì)算區(qū)域離散化。在電極附近用細(xì)的差分網(wǎng)格，離電極較遠(yuǎn)處用用較粗的差分網(wǎng)格，這樣既保證計(jì)算精度，又能加快收斂速度。本文將計(jì)算區(qū)域劃分成28×32×27及22×32×24的非均勻網(wǎng)格，如圖2所示：

3.電場計(jì)算結(jié)果

從圖中可以看出：

1整個(gè)電解槽縱截面的電位分布情況可由圖3及圖4表示。陰極和陽極附近，等電勢線比較密集，電解槽下部區(qū)域等電勢線較稀疏或沒有等電勢線通過。此電解槽若按電位分布劃分可分為三個(gè)區(qū)域，即陰極區(qū)、陽極區(qū)和等電勢區(qū)。

2陰極區(qū)附近，等電勢線最為密集;陽極區(qū)附近，等電勢線也較為密集，但比陰極區(qū)稀疏;電解槽下部金屬接收器附近的區(qū)域可近似視為等電勢區(qū)。

4.結(jié)論

本文對50KA陽極側(cè)壁開槽可調(diào)極距式氧化物電解槽的電場采用三維圓柱坐標(biāo)系進(jìn)行了模擬，得出了以下結(jié)論：

電解槽陰極區(qū)附近，電位梯度最大;陽極區(qū)附近，電位梯度也較大，但比陰極區(qū)電位梯度小。電解槽下部金屬接收器附近的區(qū)域可近似視為等電勢區(qū)，電位梯度非常小。

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來源：內(nèi)蒙古自治區(qū)科技廳項(xiàng)目 項(xiàng)目編號： NJZC17579

作者簡介：米蘭（1981.09-），女，漢族，內(nèi)蒙赤峰人，講師，碩士，主要從事熱動專業(yè)教育研究。