Расчет магнитогидродинамических параметров работы электролизеров с различным типом катодного кожуха

Цель - проанализировать особенность влияния конструкции катодного кожуха на электролизерах с самообжигающимися анодами на следующие магнитогидродинамические характеристики: магнитное поле, скорости и направления циркуляции катодного металла, запас магнитогидродинамической стабильности. В качестве объекта исследования был взят наиболее распространенный тип электролизеров с анодом Содерберга и верхним токоподводом - С-8БМ, для которого приняты контрфорсный и шпангоутный типы катодного кожуха. Для моделирования магнитогидродинамических явлений, происходящих в электролизере, использовалась специализированная компьютерная программа Blums v5.07. Тип ошиновки, параметры анодного узла, свойства материалов катодного устройства, особенности формирования конуса спекания анодной массы, а также форма рабочего пространства для обоих вариантов моделей задавались одинаковыми. Расчет магнитного поля электролизера выполнялся с использованием аналитического метода исследования, основанного на интегрировании уравнений Пуассона (для областей, занятых током) и Лапласа (для областей, не занятых током). Согласно расчетам скоростей и направлений движения катодного металла установлено, что для обоих типов катодных кожухов электролизера характерна четырехконтурная система циркуляции, определяемая соответствующим расположением анодных стояков на входном и выходном торцах электролизера. По результатам математического моделирования было установлено, что для электролизеров с катодным кожухом шпангоутного типа поперечная и вертикальная составляющие магнитного поля менее скомпенсированы, чем на ваннах с контрфорсным кожухом, что отражается на средних скоростях движения катодного металла: скорости циркуляции будут на 0,02 см/с ниже. Однако запас магнитогидродинамической стабильности практически идентичен для обеих конструкций катодного кожуха. При одинаковой форме рабочего пространства, а также значении межполюсного расстояния (41 мм) и уровне металла (34 см) рассчитанный запас магнитогидродинамической стабильности составил 360-380 мВ.

электролизер, математическое моделирование, магнитогидродинамические параметры, катодный кожух, магнитное поле, межполюсное расстояние, скорость циркуляции катодного металла