电熔镁炉温度场的数值模拟及优化

发布时间：2021-10-25 03:59

　　三相交流电熔镁炉是目前生产电熔镁砂的主要设备。电熔镁炉的实际工作过程是一个非常复杂的物理和化学过程,炉内温度很高,内部温度数据难以在线测量,且难以采用精确的数学模型进行描述。而炉内温度场分布又直接影响电熔镁砂产品的产量和质量。针对这些问题,本文对熔炼过程中的电熔镁炉温度场分布进行了分析,具体研究内容如下:（1）基于有限元法对电熔镁炉三维非稳态温度场分布进行了数值模拟,得到了10000A下7小时20分钟熔炼时间内的电熔镁炉温度场分布仿真结果。（2）基于温度场仿真结果,分析了温度场分布与电熔镁砂产品质量品位分布之间的关系,然后提出了电熔镁砂单位能耗和熔坨皮砂率的多目标优化模型,应用基于网格划分的多目标粒子群算法对提出的多目标优化模型进行优化,分别获取了单位能耗最低和皮砂率最小的两个电流控制策略。仿真结果表明,优化后的两个电流控制策略可以有效地降低单位能耗和熔坨皮砂率,提高电熔镁砂的产量。（3）基于圆形电熔镁炉横向剖面上的等温线轮廓与熔坨横截面上的皮砂分布,设计了一种三角形电熔镁炉炉壳。仿真结果表明,理论上三角形电熔镁炉在单位能耗和熔坨皮砂率这两项指标上均优于传统的圆形电熔镁炉,这种炉形设计... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２电熔镁炉横向剖面示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｓｈｅｌｌ?ｏｆ?Ｆｕｓｅｄ?Ｍａｇｎｅｓｉａ?Ｆｕｒｎａｃｅ??

其对应的定解条件构成。??（１）导热微分方程的推导??如图２．１所示，从导热体内任意取出一个平行六面体微元来推导出导热微分方程。??为了降低问题复杂性，先假设物体的密度／７、定压比热和导热系数Ａ都是各向同性的。??ｄＱｘ?？［?呕、??图２．１导热微元体??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅｒｍａｌ?ｍｉｃｒｏ－ｅｌｅｍｅｎｔ??对于图２．１中所示的平行六面微元体，对该微元体应用热力学第一定律，可得在沿??时间内在微元体内有：??－１１－??

图２．２电弧与气体空腔区??Ｆｉｇ．?２．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｒｃ?ｐｌａｓｍａ?ａｎｄ?ｇａｓ?ｃａｖｉｔｙ??了传热学基本理论，推导了三维非稳态热传导问题部传热过程进行了分析，将炉内各边界处温度场进发热量较小的熔池电阻电热，取发热量占主要作用于该假设内热源模型，推导了炉内体生热率计算公提供了理论基础和依据。??


本文编号：3456606