阳极焙烧炉火道的数值模拟及优化

阳极焙烧炉内温度场越均匀,预焙阳极的焙烧质量越高。本文利用fluent软件对某阳极焙烧炉进行数值模拟,以观察其温度场是否均匀。模拟结果显示该阳极焙烧炉内的流场分布符合实际情况,可以为实际工作提供指导;该阳极焙烧炉内的温度场分布不均匀,有待改进。本文从改变火道结构以提高炉内温度场均匀性为出发点,增加拉砖数量、改变拉砖尺寸,对优化后的火道进行数值模拟,发现合理改变火道结构可以提高温度场的均匀性。     

阳极焙烧炉燃烧室三场动态仿真

采用计算流体力学、传热学与燃烧学的原理和模型,利用英国ＡＥＡ公司开发的一种实用流体工程分析软件ＣＦＸ－４．１Ｃ在ＤＥＣ－Ａｌｐｈａ２５０工作站上进行计算,得到了阳极焙烧炉燃烧室中的准动态流场、温度场和浓度场,为阳极焙烧炉结构和操作参数的优化提供了较准确、快速且经济的研究手段．     

阳极焙烧炉火道结构优化

对阳极焙烧炉的火道结构进行了优化模拟计算。分析了两种结构优化方案的可行性，并得出综合优化方案。研究表明，适当调整挡板的位置可以改善气流的分布。结果显示，综合优化方案对改善阳极焙烧炉的燃烧条件有着显著效果。数值模拟的方法为阳极焙烧炉结构和运行参数的优化提供了较准确、快速和经济的研究手段。     

筑炉工艺对焙烧炉寿命影响的探讨

阳极焙烧炉是铝用颓焙阳极生产的关键工艺设备之一，其一般设计寿命为8年，但目前许多焙烧炉使用不足8年，即由于能耗高，填充料烧损严重，以及阳极质量差，运行成本增高，而不得不进行大修，或中间过程中的小修。成为抬高生产成本的一个重要原因，是焙烧工业中急需解决的关键问题之一。造成焙烧炉使用寿命缩短的原因很多，现只就砌筑工艺的影响进行如下探讨。     

焙烧炉加热过程三维数值计算

为了优化焙烧炉火道内燃气燃烧的温度分布,提高燃气的利用率,介绍了焙烧炉的工作原理,并根据CFD有限元法,对焙烧炉的火道进行了浓度场、温度场及流场的三维数值模拟分析。计算结果表明,CH4的高浓度区主要集中在隔墙一侧,在与O2相遇燃烧后,隔墙附近出现高温区,且在隔墙转角处,出现回流降低了热交换效率,这与实际情况相符,得以证明,可利用本模型模拟焙烧炉的生产加热过程,优化火道结构,提高燃气的利用效率。     

焙烧曲线对预焙阳极质量的影响

随着焙烧炉进入生产后期炉室变形后,使工艺控制和作业条件发生变化,不仅对预焙阳极质量影响较大,而且使生产成本增加,通过生产经验摸索对焙烧曲线进行调整,解决了产品质量波动较大的问题。     

影响焙烧炉使用寿命的原因分析

通过从阳极焙烧关键过程对焙烧炉体寿命的影响进行了分析,分别从多功能天车装炉、焙烧工艺控制、炉室维护保养3个环节,找出了影响焙烧炉体使用寿命的关键点,并提出了相应的解决办法与改进措施。     

预焙炭阳极环形槽炭碗设计的仿真研究

在工业铝电解槽阳极中,炭碗底部由于存在较大的铁-炭间隙而无法导电.针对这一弊端,提出了一种环形开槽的阳极炭碗设计.采用数值模拟的方法,考察了环形槽炭碗设计对阳极物理场的影响及机理.数值计算结果表明,在重力作用下,工业阳极炭碗底部存在1.2mm左右的初始铁-炭间隙,而环形槽炭碗设计能够将炭碗底部的初始铁-炭间隙降低到约0.2mm.因此,阳极运行时,采用环形槽炭碗的阳极中磷生铁和钢爪的热膨胀能够使炭碗底部的铁-炭间隙闭合,从而与炭碗底部产生接触应力,进而增加炭碗导电面积、改善阳极电流分布.采用环形槽炭碗设计能够降低阳极电压降约22mV,而对阳极温度场分布没有显著影响.     

路基冻结过程中温度场对变形场的影响

为了研究冻土路基温度场及变形场的动态变化规律，基于伴有相变的路基非稳态温度场控制方程和冻土路基变形场二维数值计算模型，对冬季冻土路基温度场和变形场进行了计算分析，得出路基深层土中的温度变化滞后于表层土和气温；对于冻胀冰锋线分布较广的路基，其破坏易在坡脚处产生；冻胀冰锋线分布范围较小的路基，破坏大致发生在竖向位移较大的路基中部。结果表明，冻胀冰锋线的范围是影响路基变形场的重要因素。     

磷生铁和钢爪尺寸对铝电解槽阳极物理场的影响

铝电解槽阳极中,磷生铁和钢爪起到热、电和结构连接的作用.采用数值模拟的方法,研究了磷生铁和钢爪的尺寸对阳极物理场的影响.基于ANSYS有限元软件,建立了三维热-电-应力耦合模型.考察了不同的钢爪直径和磷生铁厚度对阳极的热-电-应力分布的影响.结果表明,钢爪直径不变时,随着磷生铁厚度从12.5mm增加到32.5mm,阳极温度场和应力的变化可以忽略,而阳极电压降降低了17.7mV.在磷生铁厚度不变的情况下,当钢爪直径从135mm增加到175mm时,阳极钢爪、炭块和磷生铁的温度最高可以降低50℃,阳极电压降降低了26.4mV,而阳极炭块的受力增加了.     

严寒地区暖风机对鸡舍环境因素影响分析研究

在我国严寒地区采用暖风机采暖的鸡舍,其环境因素对肉鸡产量有直接影响.采用CFD模拟测试鸡舍暖风机不同工况,通过Airpak模拟单、双侧布置暖风机下温度场、风速分布、二氧化碳分布情况,对模拟数据进行比较分析.结果表明暖风机的布置及送风参数对气流变化影响较小,主要体现在对鸡舍内温度的影响上,故暖风机单侧布置时,最佳送风风量应控制在4 500 m~3/h左右,相比单侧布置暖风机,双侧布置能有效改善远离暖风机侧温度过低的现象,同时对鸡舍内气流及二氧化碳(CO_2)分布影响较小.     

三流异型连铸中间包结构优化的数值模拟

根据西宁特殊钢股份有限公司三流异型连铸中间包的结构和操作参数,提出中间包结构的优化方案,应用ANSYS CFX数值模拟软件计算不同控流装置下中间包内的流场和温度场分布,并建立物理模型对数值模拟的结果进行验证,确定最佳的优化方案。结果表明,原型中间包内流场和温度场分布不均匀,3个水口最大温差达3.11K,导致各水口处铸坯质量存在差异;使用U形挡墙后,中间包内钢液的流动特性得以改善,其成分和温度分布更为均匀,3个水口的最大温差仅为0.20K。     

侧壁式感应加热中间包磁/热/流耦合模拟

提出一种新的中间包感应加热方式,建立了三种线圈模型,模拟研究了三种线圈模型的电磁力分布及其对中间包内流场和温度场的影响,并结合RTD曲线评估了最佳线圈模型和加热功率.结果表明:感应线圈向端部移动有利于改善浇注区远端钢液流动形态及温度分布;相同加热功率条件下,U形感应加热线圈优于E形感应加热线圈,且相较于双侧对称分布U形线圈,单侧U形线圈的热效率更佳,冶金效果更好;提高感应加热功率有利于改善钢液的流动和提高铸坯的质量;对于四流中间包,加热功率为800~1 000 kW时,可达到均温补热的效果.     

高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟分析

为进一步研究高炉炉缸炉底在生产过程中的侵蚀成因,对某企业2 580 m3高炉建立二维传热模型,运用软件求解得到该高炉开炉初期和炉役末期的炉缸炉底温度场分布;对侧壁碳砖进行温度场求解并与应力场耦合得到其径向热应力分布。结果表明,该企业高炉"陶瓷杯+微孔炭砖"型复合炉缸炉底结构设计合理,死铁层的长期热应力作用导致侧壁炭砖发生崩角并加速形成环裂,是炉缸破损的主要原因之一。     

Kovar与K4玻璃阳极焊接机理及影响因素

分析了Kovar合金与K4玻璃阳极焊的结合机理和主要工艺参数对连接过程的影响,提出了金属与玻璃的连接机理为电场和温度场作用下的离子迁移、复合氧化物过渡层的生成和沉积,电压、温度、压力及试样表面质量是影响离子迁移和结合的主要因素,相匹配的热膨胀系数是防止开裂保证良好连接的必要条件。     

湿式换挡离合器温度场和应力场影响因素分析

针对液力机械传动装置中的湿式换挡离合器,研究结合过程中影响摩擦副温度场和应力场分布的因素.运用大型有限元软件ABAQUS建立湿式换挡离合器摩擦副三维有限元模型,建模过程充分考虑了摩擦副之间的摩擦接触、相对旋转运动和热机耦合等因素,并分析了摩擦副相对转速差、对偶钢片厚度和工作油压对于对偶钢片温度场和应力场分布的影响.结果表明,高转速差使接触面中部区域的温度和应力都增加,加大盘面上的径向应力梯度.在一定厚度范围内,增加钢片厚度会加大接触面温度场和应力场分布的不均匀性.较高和较低的工作油压均会改善盘面温度和应力分布,但都会对车辆性能带来不利影响.     

电力变压器铁芯温度场的数值模拟研究

变压器铁芯温度场是比较典型的流体-构件耦合场.本文系统论述了这种耦合场的数值模拟方法,对铁芯工作磁密、油道尺寸、油流速度、进油温度等影响铁芯温升的因素进行了分析计算.试验结果表明,适当提高工作磁密、合理设计油道尺寸、综合考虑油道设置、尽量采用较高油流速度和较低进油油温对提高变压器运行效益、降低铁芯温升是有实际意义的.     

基于数值模拟的烘房加热通风方案优选

 使用Airpak软件,对集装箱烘房内气体流动传热问题进行非稳态模拟计算.针对两种不同送风方案,计算得到了烘房内气流的各种场分布(流速、压力、温度、空气龄等).重点考查了箱体表面的温度场、温升和空气龄随加热时间的变化.所研究的两种烘房送风方案中,方案1是从烘房底部送风,方案2则是把送风口位置抬高到集装箱内部送风,其他条件相同.计算结果表明,与方案1相比,方案2温度场分布更均匀,温度升高更快且空气龄较小(尤其在死角位置).可见采用方案2能较好地保证烘干质量,提高烘干速度,缩短箱体死角位置的加热时间,降低烘干能耗.     

热轧带钢发射率软测量及影响因素分析

根据现场实测带钢温度值，采用温度场反算方法计算了热轧带钢层流冷却之后卷取之前的发射率.主要分析了材料碳当量、带钢厚度、带钢所处的温度区间对发射率的影响.结果表明:带钢所处的温度区间不同，影响带钢发射率的因素不同.在高于550℃的温度区间，不同材质的带钢，其发射率在08±01之间，随材料碳当量的增加，带钢发射率稍微增大，与带钢厚度没有明显的关系；在低于550℃的温度区间，不同材质的带钢，其发射率与碳当量没有明显的关系，但随带钢厚度的增大显著降低.     

场发射显示器环境下不同置向碳纳米管的尖端电场强度计算

针对碳纳米管场发射显示器的实际工作环境,计算给出了碳纳米管在垂直、与垂直碳纳米管等长倾斜45°和与垂直碳纳米管等高倾斜45°放置3种情况下的空间电势分布和电场分布,数值计算表明在上述3种情况下的碳纳米管尖端表面附近的电场强度比值约为13:10:12。进一步分析说明在垂直和倾斜碳纳米管同时存在的情况下,要提高电子发射的均匀性,就必须提高倾斜碳纳米管的高度。