铝电解质初晶温度检测装置的设计

发布时间：2020-04-08 01:09

【摘要】：初晶温度是电解质重要的物理和化学性质之一,同时也是熔盐电解工艺重要的参考数据,掌握初晶温度信息对提高电流效率、降低能耗、电解槽控制有积极意义。因此初晶温度的研究是展开低温电解工艺、新型电解装备开发等节能降耗,绿色环保生产研究的重要前提之一。本课题的主要目的是设计一套测量铝电解质初晶温度的设备,为电解铝的生产过程提供依据。初晶温度的测量方法有目测法、热分析法和差热分析法等,其中热分析法中的步冷曲线法适用于实时检测并作为本次课题的理论基础。针对铝电解车间有强磁场干扰,铝电解槽数量大等特点,设计一套便携式可移动测量装置。前端只负责温度采集,并通过ZigBee无线传输的方式将数据传至数据处理单元,数据处理单元负责实时接收温度数据,显示温度曲线,计算初晶温度等,这样技术人员只需要移动前端温度采集单元就可以完成初晶温度的测量。本文阐述了初晶温度检测装置的功能需求,包括采集到精确地温度数据,实时显示温度和曲线等,针对这些功能需求提出多种技术方案并对比其优缺点,选择最合适的方案。设计了前端温度采集单元的硬件电路,搭建测试平台并对硬件系统进行调试和改进。在学习嵌入式系统,Qt应用开发的基础上,编写了数据处理单元的软件代码。另外对初晶温度算法进行了研究,根据步冷曲线的特征提出差分法和密度法计算初晶温度,利用现场采集的实验数据进行分析最终采用温度密度法。对装置进行标定,并根据测试结果对装置改进。最后用信号发生器模拟热电偶信号进行演示和测试,并在信号中增加噪声,对实验结果进行分析。系统测试结果表明,用户可以通过该装置准确的完成对铝电解质初晶温度的测量。
【图文】：

冷却曲线,冷却曲线,体系

衡的速度冷却，观察并记录冷却过程中温度随时间的变化，绘制不同组成试样的冷却曲逡逑线，，以温度为横坐标，组份为纵坐标，将冷却曲线上的转折点和停顿点相应的温度转移逡逑到“组份－温度”图上，这些转折点和停顿点即为该成分的初晶温度。如图２．２中的ｔｌ、逡逑ｔ２、ｔ３、ｔ４和ｔ５分别为纯物质Ｂｉ、组成为Ａ、组成为Ｂ、组成为Ｃ和Ｃｄ纯物质的初晶逡逑温度。该方法人为干预少，也可以固定其实验的环境，因此获取的初晶温度较为准确。逡逑＼逦＼逦＾逦Ｂｉ（ｓ）＋（ｓ）逡逑时间逦Ｂｉ逦Ｃｄ逡逑冷却曲线逦Ｂｉ－Ｃｄ系统的相图逡逑图２．２Ｂｉ－Ｃｄ体系冷却曲线逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｂｉ－Ｃｄ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｃｏｏｌｉｎｇ邋ｃｕｒｖｅ逡逑第三种方法是差热分析法，原理就是在一定温度下以同样的速率加热或者冷却样品逡逑和基准体（在加热或冷却过程中不发生相变或其他变化的物质），记录它们的温度差。逡逑温差的产生是由于发生相变或其他变化产生热效应的结果。测试方法是将两根材质和均逡逑匀性相同的热电偶分别插入试样和基准体中，并将两支热电偶的冷端的一个同级（常是逡逑正极）相连，另一端和测量仪表相连，如果试样在加热或冷却过程中产生热效应，线路逡逑中将产生电势差，并将该电势转化为温度，然后以温度为横坐标，温度差为纵坐标作图，逡逑从曲线上就可以找到电解质初晶温度。该方法的优点是人为误差小，实验准确，但是价逡逑格相对比较昂贵

变化曲线,测量探头,实物

东北大学硕士学位论文逦第２章系统需求分析及方案设计逡逑铝电解质会析出晶体，因相变潜热的存在致使系统降温趋势发生变化，当系统降温缓慢逡逑而结晶放热量大时，步冷曲线会出现平台或者转折点，采用高温传感器测量温度，同时逡逑记录温度变化曲线，测出第一相变点的温度就是铝电解质温度。逡逑测量铝电解质温度的测量探头如下图２．２所示：逡逑？逡逑
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF821

【参考文献】