Математическое моделирование распределения тока при наличии нарушений на подошве анода алюминиевого электролизера=Mathematical modeling of current distribution in the presence of abnormalities on the reduction cell anode bottom
Скачать файл:
URI (для ссылок/цитирований):
https://www.rudmet.ru/journal/1791/article/30604/https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/129023
Автор:
Поляков, П. В.
Шарыпов, Н. А.
Осипова, В. А.
Пьяных, А. А.
Коллективный автор:
Политехнический институт
Кафедра теплотехники и гидрогазодинамики
Дата:
2019-01Журнал:
Цветные металлы=Tsvetnye MetallyКвартиль журнала в Scopus:
Q2Библиографическое описание:
Поляков, П. В. Математическое моделирование распределения тока при наличии нарушений на подошве анода алюминиевого электролизера=Mathematical modeling of current distribution in the presence of abnormalities on the reduction cell anode bottom [Текст] / П. В. Поляков, Н. А. Шарыпов, В. А. Осипова, А. А. Пьяных // Цветные металлы=Tsvetnye Metally. — 2019. — Т. 1. — С. 25-30Текст статьи не публикуется в открытом доступе в соответствии с политикой журнала.
Аннотация:
Распределение тока по анодам (РТА) является одним из важных показателей работы алюминиевого электролизера, сильно влияющим на технико-экономические показатели. В промышленной практике распределение тока для ванн с обожженными анодами оценивают с помощью коэффициента неравномерности его распределения. Неравномерность распределения тока (НРТ) характерна не только для ванны, но и для отдельного анода. В статье проанализированы факторы, влияющие на НРТ. Одной из причин НРТ как в электролизере, так и на отдельном аноде является наличие неровностей на его подошве. Для исследования влияния неровностей, которые в технологической практике принято называть конусами, отставаниями, перекалами, в статье рассмотрены физическая картина и математическая модель работы анода. Оценены составляющие падения напряжения в аноде с конусом и без него. Указана одна из возможных причин появления неровностей — образование пассивирующего слоя перфторуглеродов на подошве анода. Приведены возможные реакции и ЭДС образования перфторуглеродов. Исследования проводили на модели, состоящей из двух анодов, на одном из которых задавали нарушение в виде нароста цилиндрической формы. Математическая модель включала уравнение теплопроводности и электропроводности и учитывала анодные перенапряжения (АП) и перенапряжение пузырькового слоя. Теплота Пельтье задана в виде граничного условия на подошве анода. В результате решения системы уравнений (модели) в программном комплексе ANSYS получены поля распределения температуры и плотности тока. Найдено распределение электрического потенциала и тока в конусе. Плотность тока в конусе достигает 3,5 А/см2, а на подошве без конуса — 1,2 А/см2; температура электролита в области конуса в среднем на 4 oC выше, чем в случае отсутствия нарушения на подошве анода; электрический потенциал в конусе относительно катодного алюминия составляет приблизительно 3,54 В, что подтверждает возможность протекания реакций образования перфторуглеродов и создания пассивирующего слоя на части подошвы анода.