非均一极距对稀土电解多相流影响的数值模拟及实验验证

摘要

为了研究极距非均一性对电解槽电、热、流场的影响,引入一个函数D表示极距的非均一性,建立了极距非均一性数学模型,模拟了非均一性极距下电场、温度场的分布规律,以及计算了非均一性极距下的流场、气泡和金属液滴的分布状况。通过研究4种不同极距非均一性D,分析可得:当D在1~1.48范围内增大时,阴极两侧极间电流分布变化逐渐不对称,发热量减小,气泡含量及紊流强度发生改变,且阴极稀土金属液在滴落的过程中,偏离电解槽中心线角度为0°~30°,但此时电解槽槽况稳定,可以落入槽底的坩埚内;当D=1.73时,偏离角度为43°,槽况恶劣,此时稀土金属便不能落入坩埚内,需要更换新阳极,以保证正常电解。本文通过等距压降法对阳极电流分布进行测量,并对比分析了实际电流测量值与模拟电流值,其计算误差为2.7%~5.6%,因此通过数值模拟可以反映出极距非均一性对阳极电流分布不均的影响,为优化实际生产中的流程操作,提高电解效率,降低能耗提供保障。