节能型铝电解槽内磁流体流动与气泡运动行为分析

摘要

为了降低铝电解槽中的能源消耗,促进铝电解行业的可持续发展,基于有限体积方法,建立传统阳极铝电解槽和节能型开槽阳极铝电解槽三维非稳态数学模型,采用流体体积函数(VOF)法追踪电解质-铝液界面的流动,引入磁动力流体模型(MHD)计算电磁场,通过用户自定义函数(UDF)编译,把电磁力和表面张力作为动量方程的源项,用离散相模型(DPM)模拟气泡的运动情况.对比传统阳极,考察不同阳极开槽方式下的铝电解槽中电解质-铝液界面波动和阳极底部气泡分布情况。结果表明,阳极炭块长度方向开槽下电解质-铝液界面波动幅度小于沿宽度方向开槽下的电解质-铝液界面波动幅度,且都小于传统阳极下电解质-铝液界面波动幅度.沿长度方向开槽能快速排出气泡，对于减小阳极底部气体堆积效果更明显,有利于缩短极距,降低电能消耗。