基于傳熱傳質(zhì)的氧化鋁溶解過程分析和建模

編號(hào)：FTJS05955

篇名：基于傳熱傳質(zhì)的氧化鋁溶解過程分析和建模

作者：詹水清[1] ;李茂[1] ;周孑民[1] ;楊建紅[2] ;周益文[2]

關(guān)鍵詞：鋁電解槽 氧化鋁顆粒 溶解過程 傳熱傳質(zhì) 差分求解方法

機(jī)構(gòu)： [1]中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院,長沙410083; [2]中國鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院,鄭州450041

摘要： 基于鋁電解槽熔體內(nèi)氧化鋁溶解過程動(dòng)力學(xué)機(jī)理,提出了綜合的傳熱傳質(zhì)控制模型,以描述未結(jié)塊和結(jié)塊氧化鋁顆粒的溶解過程�；�于相關(guān)商業(yè)軟件和自定義算法,并結(jié)合顆粒收縮核模型,采用合適的差分求解方法,對氧化鋁顆粒溶解速率、溶解時(shí)間和溶解質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算,探討若干對流和熱條件參數(shù)對氧化鋁溶解過程的影響。結(jié)果表明：降低氧化鋁濃度和增大氧化鋁擴(kuò)散速率可以增大未結(jié)塊顆粒溶解速率,減少未結(jié)塊顆粒溶解時(shí)間;提高電解質(zhì)過熱度和氧化鋁預(yù)熱溫度可以增大結(jié)塊顆粒溶解速率,減少結(jié)塊顆粒溶解時(shí)間。對某300 k A鋁電解槽內(nèi)氧化鋁溶解過程進(jìn)行計(jì)算分析,得到的氧化鋁溶解質(zhì)量比例曲線數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)結(jié)果比較接近;氧化鋁溶解過程主要分為兩個(gè)階段：未結(jié)塊顆粒的快速溶解和結(jié)塊顆粒的緩慢溶解,溶解時(shí)間數(shù)量級(jí)大小分別大約為10和100 s;結(jié)塊顆粒是影響整個(gè)氧化鋁溶解過程的最主要因素。