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侯文渊: 作品数：11 被引量：15H指数：3; 供职机构：中南大学能源科学与工程学院更多>>; 发文基金：国家高技术研究发展计划中央高校基本科研业务费专项资金国家自然科学基金更多>>; 相关领域：冶金工程一般工业技术化学工程自动化与计算机技术更多>>

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300 kA铝电解槽中氧化铝颗粒的溶解模拟被引量：5: 2017年; 在铝电解下料过程中,氧化铝颗粒吸热、结块、溶解并受到传热与传质溶解机制的综合作用。基于Open FOAM计算平台,有效区分主导颗粒溶解的控制机制,考虑气泡作用和下料后的电解质温度响应,开发铝电解槽中氧化铝颗粒传热、传质耦合溶解计算模型;利用Rosin-Rammler分布函数计算下料后电解质中氧化铝颗粒粒径分布,对实际300 k A铝电解槽中氧化铝溶解过程进行数值模拟。结果表明:前18 s氧化铝溶解50%(质量分数),属于快速溶解阶段;一个下料周期144 s结束后,剩余约1.5%(质量分数)的氧化铝未溶解,未溶解颗粒聚集,并在电解槽底部形成沉淀;仅考虑氧化铝溶解吸热的情况下,下料区位置电解质温度在前1 s快速下降,随后,电解质温度快速回升并在60 s之后呈现震荡趋势。; 李茂高玉婷白晓李远侯文渊王玉洁; 关键词：结块传热传质粒径分布

基于水模型实验的“Fortin”型气泡动力学研究被引量：1: 2018年; 阳极底掌下气泡的行为直接影响电解过程中相间的传热传质、阳极电流分布、槽电压降以及阳极效应的发生,对铝电解工业生产影响重大。本文基于几何和动力相似原理,设计和搭建了水模型实验平台,对不同当量直径和倾角下的气泡进行研究,选用计算分析软件MATLAB对单个"Fortin"型大气泡的形状曲线进行了拟合,得出"Fortin"型气泡形状的近似函数,探讨和分析倾斜阳极下单个大气泡的运动特征,气泡终极速度以及特征尺寸随气泡体积及阳极倾角的变化关系。; 李茂王玉洁侯文渊张斌白晓孙帅更; 关键词：铝电解槽水模型试验特征尺寸

氧化铝颗粒的溶解控制机制及其临界特征被引量：6: 2016年; 在铝电解工艺中,氧化铝在电解质中的溶解同时受传热与传质的控制。通过建立氧化铝颗粒溶解的传热控制模型、传质控制模型以及收缩核模型,基于Open FOAM开源软件平台,采用自编程的方法开发氧化铝溶解求解模块,对氧化铝颗粒在两种控制机制下的溶解进行数值模拟。结果表明:在传质机制控制下,其颗粒的质量溶解速率及其速率的变化梯度均随粒径的减小而降低;在传热机制控制下,其颗粒质量溶解速率也随颗粒粒径的减小而减小,但速率梯度变化不大。为了区分氧化铝溶解过程中传热与传质两种控制机制中哪种机制占主导作用,提出临界直径的定义及其判定。研究得出氧化铝颗粒临界直径为560μm,小于560μm的氧化铝颗粒溶解受传质机制的控制,大于560μm的氧化铝颗粒溶解受传热机制的控制。; 李茂白晓李远侯文渊高玉婷; 关键词：铝电解

高密度阳极铝电解槽电-热场耦合仿真研究: 2023年; 在铝电解槽中,阳极炭块内存在的气孔会降低炭块的导电和导热性能,并且增加炭渣,降低电流效率,导致炭耗和直流电耗升高。通过浸渍工艺得到的高密度阳极可以有效地降低炭块的气孔率。为了探究高密度阳极铝电解槽的电-热场变化和影响,基于ANSYS软件建立高密度阳极铝电解槽的电-热场耦合计算模型。研究结果表明:铝电解槽高密度阳极炭块的平均温度上升8.73℃,热应力增加,但形变量减小;侧部槽壳的平均温度下降28.59℃,热应力和形变量均降低,有利于保持槽膛内形稳定;热场变化主要与阳极炭块物性改变有关;槽电压降低49.16 mV,主要与炭块物性改变和电解质电阻率降低有关;高密度阳极电流全导通时间缩短3.39 h,可有效减弱换极产生的负面影响,阳极使用寿命可延长4 d,炭耗降低10.3 kg/t;铝电解槽反应能耗占比增加0.62%,电流效率提高1.69%,直流电耗降低270 kW·h/t。; 魏兴国廖成志侯文渊段鹏李贺松; 关键词：铝电解槽

炭阳极下“Fortin”型气泡运动的数值模拟: 2015年; 基于铝电解槽内二分之一个倾斜阳极的二维几何模型,采用VOF多相流计算方法分别对空气-水和二氧化碳-冰晶石两种系统中的单个"Fortin"型气泡的微尺度气泡运动行为进行了数值模拟研究,对比和分析了两种系统下"Fortin"型气泡的动力学特征。研究结果发现:两系统下随气泡体积增大,气泡会由扁平的椭球型变成具有厚而短的头部以及薄而长的尾部的"Fortin"型气泡;气泡终极滑移速度随气泡当量直径的增加而增大;气泡内部及周围流场存在一定差异。此微尺度研究结果可为减少阳极大气泡以及阳极效应的有效控制提供理论参考依据。; 李茂白晓詹水清侯文渊李远; 关键词：铝电解槽 VOF

铝电解槽协同处置废耐火材料的工业试验研究: 2023年; 为了实现废耐火材料的无害化、减量化和资源化利用,采用铝电解槽协同处置废耐火材料的方法制取Al-Si中间合金,并进行工业化应用试验,系统验证和研究废耐火材料的添加对铝电解工艺的影响规律。研究结果表明:废耐火材料的添加对铝电解槽内的物质的量比、炉底压降、电解质温度以及烟气成分的影响不大,不会对电解槽的运行稳定性、热稳定性及烟气处理设备造成影响;同时,废耐火材料中的氟化物回收有利于保持电解质水平的稳定性,并对提高电解槽的热稳定性有积极作用;添加废耐火材料后,铝电解槽的电流效率为89.54%,较正常电解还原氧化铝的电流效率降低1.53%,但生产1 t Al-Si中间合金可节约51 kg冶炼级氧化铝。; 侯文渊侯文渊李茂; 关键词：铝电解固废处理资源回收

基于欧拉-拉格朗日模型的氧化铝颗粒溶解数值模拟: 在铝电解下料过程中，氧化铝颗粒吸热、结块、溶解并受到传热与传质溶解机制的综合作用。基于OpenFOAM计算平台，考虑气泡作用，电解质温度响应及初晶温度的变化，利用欧拉-拉格朗日方法描述电解质-氧化铝颗粒两相运动，有效区分...; 李贺松侯文渊李茂程本军; 关键词：铝电解数值模拟

铝电解用阳极浸渍参数影响特性及工艺优化被引量：1: 2022年; 作为铝电解槽的核心部件,阳极在制备过程中会产生一定的气孔,导致铝电解炭耗增加,二氧化碳排放量升高,对阳极进行浸渍是解决阳极气孔问题的有效方式。为了探究和优化与阳极浸渍有关的浸渍工艺参数,基于响应曲面法的Box-Behnken设计原理,分别建立预热时间、浸渍温度、浸渍时间和浸渍压力及四者间交互作用对浸渍质量与经济效益影响的回归模型。研究结果表明浸渍时间对浸渍质量与经济效益的影响最显著,浸渍压力的影响次之,浸渍温度的影响最小;延长浸渍时间、提高浸渍压力、在一定区间内升高浸渍温度均有利于提高浸渍质量和经济效益。最佳浸渍工艺参数如下:预热时间为12.1 h,浸渍温度为198℃,浸渍时间为6.9 h,浸渍压力为1.73 MPa。在此最佳浸渍工艺参数下,浸渍质量与经济效益的模型预测值分别为165.1 kg和565.8元,与实验结果基本一致,表明模型准确,优化方案可指导铝电解用阳极浸渍工艺。; 廖成志侯文渊魏兴国段鹏李贺松; 关键词：铝电解响应曲面法

阳极涂层下铝电解槽温度场分布与工业实验研究被引量：2: 2020年; 利用水流量平板法测定阳极涂层分别在820,870,920和1020℃时的高温热导率,使用X线衍射仪分析经高温烧结后阳极涂层的物相组成;基于ANSYS计算平台,以电流为400 kA的铝电解槽为计算模型进行研究,建立应用阳极涂层的铝电解槽电-热场耦合计算模型,准确追踪炉帮位置并分析涂层对铝电解槽温度场分布的影响。研究结果表明:涂层在820~1020℃时的热导率为0.2~0.4 W/(m·K),随温度升高而增大;应用阳极涂层的铝电解槽电-热场耦合计算模型后,熔体区槽壳平均温度下降11.3℃,主要原因是涂层使流经阳极侧部电解质中电流路发生改变,次要原因是炭渣量减少和电解质电阻率降低;阳极涂层的应用可以降低阳极毛耗,延长阳极使用寿命1 d;侧部温度槽壳的平均温度仿真结果与某铝厂实验结果基本一致。; 孙帅更李茂程本军李贺松侯文渊; 关键词：铝电解槽炭阳极阳极涂层

浸后铝用阳极焙烧热解行为研究: 2020年; 采用Coats-Redfern近似的热解动力学分析模型,对浸后阳极进行了热重分析,比较三种升温速度下试样的失重特点。结果表明,浸后阳极失重过程分为三个阶段,降低升温速度可使沥青热解反应提前开始,并提前结束,减少热分解量,降低最大失重速率,提高残炭率。在沥青热解反应第二阶段适当降低升温速度,确保热解反应充分完成,有助于提高浸后焙烧后阳极的增重率以及各项物化性能,而在热解反应的第一阶段(室温~200℃)以及第三阶段(550~750℃)可适当提高升温速度,以减少浸后焙烧周期,减少焙烧能耗。浸渍剂沥青的热解反应属于一级反应,随着升温速度的降低,活化能呈减少趋势,反应更加容易进行,反应更充分。; 朱晓伟李贺松侯文渊徐倜波王教儒崔同尧肖新宇; 关键词：铝用阳极热重分析

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