開題報告制鈉電解槽

本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題目：制鈉電解槽熱電場模擬系另0： 專業(yè)： 熱能與動力工程學制：四年姓名： 學號： 導(dǎo)師： 2010年3月28日

本科畢業(yè)設(shè)計開題報告姓名 學號 指導(dǎo)老師 專業(yè)擬用設(shè)計題目制鈉電解槽熱電場模擬擬用設(shè)計題目制鈉電解槽熱電場模擬預(yù)計結(jié)果利用ANSYS軟件來完成制鈉電解槽熱電場模擬，觀察制取鈉的總過程，研究制取大量的鈉都與那些因素有關(guān)，來完成高效節(jié)能鈉的制取。預(yù)計結(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。這就需要對熔鹽電解槽的電解過程進行深刻的理論性研究，只有在深刻認識的基礎(chǔ)上才能在理論上提出切實可行的方法去指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計的方案。可行性研究及基本工作思路電流強化是提高鈉電解槽產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的有效手段。我國現(xiàn)有的人部分鈉電解槽陽極電流密度較低，有較人的電流強化潛力，因此研究電流強化方法及相應(yīng)的配套技術(shù)措施對我國現(xiàn)階段鈉電解企業(yè)的增產(chǎn)、增效是有很重要的現(xiàn)實意義?？尚行匝芯考盎竟ぷ魉悸冯姛釄鼋馕龅哪康氖窃谠O(shè)定的電解槽結(jié)構(gòu)的條件下通過計算機軟件來求解電解槽內(nèi)的電壓分布、溫度分布熱平衡狀態(tài)和極間距變化、電流變化對那電解產(chǎn)生的影響，為此必須對所研究的物理現(xiàn)象進行深入的機理分析，在此基礎(chǔ)上通過合理的假設(shè)和簡化，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)學模型準備條件。本論文主要研究在鈉電解過程中，在電熱場中的電解鈉的模擬實驗與極間距、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。研究鈉電解過程中陽極電熱變化情況，為實際生產(chǎn)提供參考依據(jù)鈉解生產(chǎn)中，陽極不斷消耗，陽極的電熱分布情況也隨之不斷變化。在生產(chǎn)實踐中，很難經(jīng)常性地直接去測量這些參數(shù)。因此通過鈉電解槽的電熱解析模型并采用數(shù)值分析方法進行求解，獲得陽極電、熱場隨著電解過程的進行而變化的情況，為生產(chǎn)實際提供參考依據(jù)。

基本工作思路:可行性研究及基本工作思路論文工作計劃以40KA鈉電解槽為例子，主要通過建立模型，采用數(shù)值模擬的方法，在鈉電解過程中，在電熱場中的電解鈉的模擬實驗與極間距、電流密度、電壓等因素有關(guān)，在改變極間距是仔細觀察電解鈉的狀態(tài)?？尚行匝芯考盎竟ぷ魉悸氛撐墓ぷ饔媱潱ㄒ唬?、在給定的原始資料的基礎(chǔ)上，查找相關(guān)設(shè)計資料，完成以下模擬實驗任務(wù)：1、 選取了合適的數(shù)學模型，并建立了符合該計算實型的具體鈉電解槽靜態(tài)電熱場數(shù)學模型。2、 控制方程的選?。海?）對于正常運行的電解槽，其電流隨時間的波動及電流在電解槽內(nèi)傳遞滯后現(xiàn)以忽略，故其導(dǎo)電過程可用拉普拉斯方程表示——電傳導(dǎo)方程。（2）根據(jù)傳熱學知識，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)和電熱學相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，首先介紹了鈉電解槽電熱場的三維靜態(tài)物理模型和數(shù)學模型，以及求解數(shù)學模型所需的邊界條件;然后ANSYS在電熱耦合場計算得出結(jié)論。（二） 、完成上述設(shè)計任務(wù)以后，認真整理模擬過程，按照畢業(yè)要求合理編寫畢業(yè)論文。第1-3周：進行畢業(yè)設(shè)計選題;第4-5周：進行文獻檢索、閱讀、整理，并作出開題報告；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)學模型，并建立了符合該計算實型的具體數(shù)學模型。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：研究方案得出實驗結(jié)論，整理數(shù)據(jù)。第16-17周：進行畢業(yè)論文撰寫；第18周：畢業(yè)評審，答辯；

教研室審查意見中期檢查及抽查(一)中期檢查及抽查(二)中期檢查及抽查(三)注：學生根據(jù)導(dǎo)師的學題要求，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行初步調(diào)研，并撰寫開題報告，要求盡量做到思路清晰，各階段目標明確，各部分任務(wù)之間的時間安排松緊得當，具有可操作性。對于已提前接觸和課題相關(guān)工作的學生，論文學期前所做的相關(guān)工作均可作為論文工作的一部分，并在論文工作計劃中注明。各專業(yè)教研室組織審查開題報告，凡思路不清，目標不明確和不具備可操作性的開題報告必須重寫。文獻檢索一：用自已的話完整地寫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：進行搜索，在對話框里輸入“鈉電解槽模擬”后回車進入該頁面，查找自己所需的資料；。文獻檢索二：簡要記下文獻檢索工作的原始過程文獻檢索過程:一般來說，文獻檢索可分為以下幾個過程：（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、年鑒、詞典、手冊名錄、表譜、圖錄、表譜、類書、政書等。（3） 確定檢索途徑和方法。（4） 根據(jù)文獻線索，查閱原始文獻。1、登錄百度網(wǎng)址：，在對話框中鍵入“鈉電解槽模擬”然后找自己想要的資料，在“版塊”下會提示“…資料下載”，點擊該提示就可以下載該資料了，然后進行整理、打印。文獻綜述：簡述主要文獻要點及綜合分析《鈉的制造，性質(zhì)及用途》（馬夏爾.西蒂格化學工業(yè)出版社）主要說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。金屬鈉市場分析（師曉光無機鹽工業(yè)，2006，38（6）：6）摘要：闡述了金屬鈉的用途。從國外和國內(nèi)兩方面分別分析了金屬鈉行業(yè)的現(xiàn)狀和市場，并對金屬鈉應(yīng)用的潛在市場做了介紹。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（李相德李樹衡寧夏石油化工，2003,（4），49-50）摘要：本文通過電解金屬鈉的電流效率，對提高金屬鈉的產(chǎn)童進行了論述。金屬鈉市場分析（師曉光無機鹽工業(yè)，2006，38（6）：6）摘要：闡述了金屬鈉的用途。從國外和國內(nèi)兩方面分別分析了金屬鈉行業(yè)的現(xiàn)狀和市場，并對金屬鈉應(yīng)用的潛在市場做了介紹。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)域的拓寬必將促進金屬鈉工業(yè)的發(fā)展。四陽極高效節(jié)能制鈉電解槽電場的仿真模擬（伍永福，劉中興，任永峰，李含善內(nèi)蒙古科技大學學報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，建立了四陽極高效節(jié)能制鈉電解槽的電極及體整體電場數(shù)學模型.對電解槽的電極不同的開口方式的電場進行了仿真模擬，得出了不同的電極開口方式對電壓及電位分布的影響，為四陽極高效節(jié)能制鈉電解槽的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及開發(fā)提供了理論依據(jù).基ANSYS的大型預(yù)焙鋁電解槽熱電場的仿真馬素紅摘要：鋁電解槽中電熱場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)實踐中，鋁電解槽的電熱分布難以直接測量。因此，對鋁電解槽電熱分布的計算機仿研究有著十分重要的意義，對于提高電流效率、節(jié)能降耗、增強生產(chǎn)競爭力都有重要的作用。大型預(yù)焙鋁電解槽電熱場的有限元計算（程迎軍賴延清周乃君計算物理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、熱場計算的有限元方程.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、熱場的特點，建立了鋁電解槽陽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160kA預(yù)焙槽的電、熱場進行了仿真計算，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)計值吻合較好，證實了采用ANSYS軟件優(yōu)化鋁電解槽設(shè)計和開發(fā)新型鋁電解槽的可行性與準確性.300KA鋁電解槽三維電熱場電位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。針對沈陽鋁鎂設(shè)計研究院設(shè)計的300KA鋁電解槽，進行了三維電熱場輛合分析。在本文中,就其中的各部分的電位分布做了細致的分析,為研究鋁電解槽節(jié)能、采用新材質(zhì)分析提供了準確高效的方法。熔鹽電解槽內(nèi)多相流動的分析（張宏光內(nèi)蒙古科技大學）摘要：熔鹽電解法是生產(chǎn)金屬的重要工藝。對熔鹽電解槽節(jié)能改造的優(yōu)化設(shè)計，對冶金行業(yè)來說，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，對于熔鹽電解槽來說，降低其能耗不但會給社會帶來能源消耗的降低，同時也會降低產(chǎn)品的成本，增加其市場競爭力。電解槽內(nèi)存在著復(fù)雜的物理場，而對流場的研究是認識其他物理場的基礎(chǔ)。本文即是通過數(shù)值模擬的方法，以3KA稀土電解槽和40KA鈉電解槽為例，對槽內(nèi)流體的多相流動進行研究。金屬鈉的應(yīng)用及生產(chǎn)工藝（張莉張樹軒青海大學學報（自然科學版）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發(fā)現(xiàn)狀，分析了建設(shè)金屬鈉裝置的優(yōu)勢及可行性。鋁電解槽電熱場解析技術(shù)的發(fā)展（羅海巖，陸繼東，吳君棋，黃來，沈凱華中科技大學輕金屬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。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：在沒有做真實的實驗之前運用ANSYS做模擬實驗這樣既可以減少環(huán)境的污染，又減少資金的投入還可以研究出高效節(jié)能的方法來制取大量的鈉。選取了合適的數(shù)學模型，并建立了符合該計算實型的具體數(shù)學模型，確立了合理的邊界條件，確定了計算區(qū)域和計算網(wǎng)格，最后通過ANSYS計算軟件對電解槽內(nèi)影響生產(chǎn)鈉情況的因素進行了仔細的分析，并研究高效鈉的生產(chǎn)。對電解槽運行有決定影響的三個因素是電解質(zhì)溫度、極間距變化和電流效率。它們的測量至今還未找到可行的實用的在線檢測方法，因而電解質(zhì)溫度、電流效率及極間距變化的動態(tài)預(yù)報就成了目前電解槽動態(tài)仿真的土要任務(wù)。電流強化是提高現(xiàn)有電解槽產(chǎn)量及經(jīng)濟有效的手段，國內(nèi)外不少鋁電解企業(yè)展開電流強化技術(shù)的研究作，取得了較顯著的提高產(chǎn)量和增加經(jīng)濟效益的效果。強化系列電流的方法不外乎提高電流密度和增大陽極面積。為達到電流強化增產(chǎn)增效的目的，必須對鈉電解槽的相關(guān)電流強化技術(shù)進行系統(tǒng)的研究。實踐證明鈉電解槽的實驗研究法和計算機仿真研究方法是鈉電解槽電流強化技術(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算技術(shù)的不斷發(fā)展，其計算的精度在不斷