8KA稀土电解槽温度场模拟及温度控制

发布时间：2021-08-31 02:33

　　长期以来稀土冶炼工厂的技术人员开发电解槽方法都比较传统。即通过不断的制造不同结构参数的电解槽并进行试验。进行生产后对比哪种结构参数的电解槽寿命长、电流效率高。这种开发方法周期长、成本高的不足非常明显。如果有理论上的指导加上软件的模拟为结构参数的选择提供参考，将加快电解槽的开发速度和实现成本降低。电解槽两极之间的距离、两极离槽底的距离都是电解槽开发的重要结构参数。试求8KA稀土电解槽最优的这两个参数是本文重要任务。笔者在借鉴铝电解槽的基础上，建立了稀土电解槽电场和温度场的数学模型。模拟不同极距、不同的离底部距离的电场和温度场。分析这些结构参数的单独变化对电场和温度场的影响。通过对比来寻找一个电场和温度场分布都比较合理的电解槽槽型。本文努力探索电解槽电场、温度场两者的联系。利用电场模拟得到的熔体电压表进行热平衡计算，发现两个物理场是相互联系的。对比温度场模拟的结论和热平衡计算的结论，发现它们彼此相互印证。对于不同结构参数的槽型，其熔体电压越高，热量收入越高，其槽内的温度较高。通过电解槽温度场的模拟和分析，最终得出一个重要结论：在稳态电解过程中适当的升降阴极可以实现一定范围的温度调节。如温度... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外稀土熔盐电解的发展历史和研究状况
    1.3 关于金属钕和钕合金的应用和工艺
        1.3.1 金属钕制取工艺流程
        1.3.2 Nd_2O_3熔盐电解制备 Nd
    1.4 稀土熔盐电解槽电解原理
    1.5 影响稀土熔盐电解的因素
    1.6 研究内容和意义
    1.7 稀土电解槽各个物理场的研究进展情况
第二章 稀土电解槽电场的模拟
    2.1 稀土电解槽电场数学模型
        2.1.1 几点假设
        2.1.2 边界条件
        2.1.3 控制方程
    2.2 稀土电解槽电场的模拟
        2.2.1 极距变化对槽内电场分布的影响
        2.2.2 阴、阳极离底部距离变化对槽内电场分布的影响
        2.2.3 阴极离底部距离变化对槽内电场分布的影响
第三章 稀土电解槽温度场的模拟
    3.1 稀土电解槽热场数学模型
    3.2 稀土电解槽热平电衡计算
        3.2.1 傅立叶热传导定律
        3.2.2 对流换热
        3.2.3 热辐射与辐射换热
        3.2.4 热平衡计算
    3.3 电解槽温度场的模拟
        3.3.1 极距变化对槽内温度场分布的影响
        3.3.2 阴、阳极离底部距离的变化对槽内温度场分布的影响
        3.3.3 阴极离底部距离变化对槽内温度场分布的影响
第四章 稀土电解槽模糊自整定 PID 温度控制
    4.1 整体方案
    4.2 传递函数的推导
    4.3 电解槽模糊自整定 PID 温度控制
        4.3.1 模糊控制器的设计
        4.3.2 控制系统仿真
    4.4 温度控制系统的硬件和软件设计
        4.4.1 系统硬件设计
        4.4.2 系统软件设计
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3374003