<<
>>

4.5 Оценка индуцированных токов в алюминиевом электролизере

При движении жидкого металла и электролита в магнитном поле в них индуцируются электрические токи. Величина этих токов определяется вторым слагаемым в правой части закона Ома:

j = (т{Е+vx|) (4.3).

Были проведены расчеты индуцированных токов для электролизера С160 с током серии 160 кА, Расчеты проводились с разной настылью, результаты расчетов средних и максимальных значений модуля вектора и модуля х-, у-, z-компонент плотности общего тока и индуцированных токов в металле приведены в таб.

4.14, 4.15, 4.16. Значения компонент плотности индуцированных токов определяются по формулам;

J,=°(vyBt-vtBy) Jz = a{V*By ~VyBt)

Индуцированные токи в электролите пренебрежимо малы в связи с малой проводимостью электролита. Проводимость металла на 4 порядка больше проводимости электролита.

Таблица 4.14 - Оценка индуцированных токов в металле, настыль 0.3 м. Среднее значение Максимальное значение Общий ток, А/м2 Инд. токи, А/м2 % Общий ток, А/м2 Инд. токи, А/м2 % Модуль вектора 11476 541 4.7 18536 1775 9.6 Х-компонента 5124 148 2.9 10157 1399 13.8 Y-компонента 8273 351 4.2 15339 977 6.4 Z-компонента 4374 281 6.4 9279 1432 15.4 Таблица 4.15 - Оценка индуцированных токов в металле, настыль 0.6 м.

Среднее значение Максимальное значение Общий ток, А/м2 Инд. токи, А/м2 % Общий ток, А/м2 Инд. токи, А/м2 % Модуль вектора 8189 300 3.7 14528 1271 8.7 Х-компонента 5196 86 1.7 10195 979 9.6 Y-компонента 2839 189 6.7 7971 772 9.7 Z-компонента 4391 168 3.8 10783 1007 9.3 Таблица 4.16 — Оценка индуцированных токов в металле, настыль 1 м.

Среднее значение Максимальное значение Общий ток, А/м2 Инд. токи, А/м2 % Общий ток, А/м2 Инд. токи, А/м2 % Модуль вектора 8426 239 2.8 16140 1157 7.2 Х-компонента 5247 83 1.6 10284 1083 10.5 Y-компонента 2965 105 3.5 10014 564 5.6 Z-компонента 4401 164 3.7 11947 952 8 На рис. 4.27, 4.28, 4.29 представлено распределение плотности индуцированных токов в металле.

Рисунок 4.28 - Y-компонента плотности индуцированных токов в

2

металле, А/м .

Рисунок 4.27 - Х-компонента плотности индуцированных токов в

металле, А/м2.

Рисунок 4.29 - Z-компонента плотности индуцированных токов в

металле, А/м2.

Максимальные значения модуля х-компоненты плотности индуцированных токов находятся возле входного и выходного торцов электролизера. Это обусловлено тем, что в этих местах максимальна у- компонента скорости циркуляции металла.

Соответственно модуль у- компоненты плотности индуцированных токов максимален возле боковых сторон электролизера, т.к. в этих местах максимальна х-компонента скорости. Z-компонента плотности индуцированных токов определяется как х- так и у-компонентой скорости циркуляции металла.

Таким образом, согласно оценкам среднее значение плотности

индуцированных токов в металле для электролизера С160 с силой тока 160

кА оказалось ~2-5% от общего тока в зависимости от параметров расчета.

Результаты расчетов расходятся с результатом работы [81], в которой для

электролизера аналогичной мощности индуцированные токи в металле

оказались сравнимы по величине с общим током. Т.е. значения первого и

второго слагаемого в правой части выражения (4.3) оказались одного

128 порядка. Данное расхождение можно объяснить тем, что в работе [81] для оценки индуцированных токов используются характерные значения параметров электролизера. В работе [81] характерное значение магнитного поля оценивается как

В = = 4.4- 10"27Л , L

где }i0 = 4л- • 10"7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума, / = 1.75 - 105 А - ток серии, L = 5м- характерный размер ванны. Характерное значение скорости считается равным 10"1 м. Исходя из этого, характерное значение плотности индуцированных токов в металле получается

JIIHd=crMvB = l3-\QAA/M\

Значение первого слагаемого в правой части выражения (4.3) оценивается как

/ = — = 0.7-104 А/м2.

L

В модели представленной в настоящей работе при оценке индуцированных токов рассчитывается распределение физических полей в электролизере, учитываются реальные размеры и токораспределение по анодам и по блюмсам.

<< | >>
Источник: Коростелев, Иван Николаевич. Математическая модель стационарных физических полей и критерий МГД—стабильности В алгоритмах динамической модели алюминиевого электролизера / Диссертация / Москва. 2005

Еще по теме 4.5 Оценка индуцированных токов в алюминиевом электролизере:

  1. Основная идея диссертации
  2. Научная новизна 1.
  3. Краткое описание диссертации по разделам
  4. 1 Обзор литературных источников
  5. 4 Исследование состояний алюминиевых электролизеров
  6. 4.5 Оценка индуцированных токов в алюминиевом электролизере
  7. Выводы по разделу 4
  8. Заключение