>>

Введение

Одно из ведущих мест в экономике России занимает алюминиевая промышленность. По масштабам производства алюминий занимает первое место среди цветных металлов. Производство алюминия осуществляется в электролизерах различного типа под действием электрического тока, протекающего через расплав в электролизной ванне, и сопровождается различными физико-химическими процессами.

Актуальность

Развитие алюминиевой промышленности идет, в частности, путем модификации существующего производства и внедрения новых технологий.

Основным показателем работы электролизера является выход по току. Выход по току - это отношение количества практически полученного алюминия к количеству, которое должно выделиться на катоде согласно закону Фарадея. В процессе производства алюминия возникают нежелательные явления (перекос, циркуляция металла, волнообразование на поверхности металла и др.), что ведет к негативным последствиям: к размыву настылей, разрушению подовых и анодных блоков, прорыву металла, перемешиванию алюминия с электролитом и пр. В результате нарушается технологический режим, снижается выход по току и уменьшается срок службы электролизеров.

Народно-хозяйственная проблема

Для эффективного управления процессом производства алюминия и обеспечения роста мощности и размеров электролизеров чрезвычайно важно знать, как изменения конструкции и технологических параметров отражаются на количественных и качественных характеристиках процессов, происходящих в электролизере. Таким образом, существует народно-хозяйственная проблема, решение которой позволит выбирать такие значения технологических параметров, которые обеспечат стабильную работу электролизера и высокий выход по току.

Научная проблема

Устойчивость работы алюминиевого электролизера зависит от физических полей - электрических, тепловых, магнитных и гидродинамических, которые находятся в сложной взаимосвязи.

Если проводящая жидкая среда находится в магнитном поле, то при ее движении в ней индуцируются электрические поля и возникают электрические токи. На токи в магнитном поле действуют силы, которые могут существенно повлиять на движение жидкости. С другой стороны эти токи меняют и само магнитное поле. Таким образом, возникает сложная картина взаимодействия магнитных и гидродинамических явлений.

Силы Лоренца вызывают нежелательные возмущения на поверхности металла. При некоторых условиях наблюдается рост этих возмущений, нарушающих технологический процесс. В этом случае говорят, что электролизер работает неустойчиво. Эти неустойчивости представляют большое препятствие увеличения выхода по току. Проводимость электролита на 4 порядка меньше проводимости металла. Толщина электролита должна быть поддержана выше некоторого критического значения, чтобы обеспечить стабильность, а за это расплата - большие энергетические потери.

За последние два десятилетия появилось много работ, посвященных исследованию механизмов, вызывающих волнение на поверхности металла. Само по себе существование различных подходов, дающих объяснения этому явлению, свидетельствует о том, что исчерпывающего ответа нет. Математические модели имеют ограниченные области применения. Создание и использование их зависит от поставленной задачи.

Практическое использование существующих математических моделей алюминиевого электролизера связано с рядом трудностей, обусловленных особыми требованиями АСУТП. Одним из требований к моделям для использования в алгоритмах АСУТП является обеспечение высокой скорости расчета. Несмотря на высокую скорость расчета, технологические расчеты и прогнозы должны быть достоверными.

Таким образом, научная проблема заключается в том, что на сегодняшний день в литературе нет критерия устойчивости алюминиевого электролизера, учитывающего основные технологические параметры, который можно было бы включить в алгоритмы АСУТП электролиза.

Объектом исследований является алюминиевый электролизер.

Предмет исследований: •

Физические поля в алюминиевом электролизере; •

Стабильность длинных волн на поверхности металла в алюминиевом

электролизере; •

Критерии устойчивости алюминиевого электролизера в алгоритмах

АСУТП.

Целью исследований является: Построение математических моделей физических полей в алюминиевом электролизере и разработка критерия устойчивости, удовлетворяющего требованиям АСУТП электролиза. Для достижения указанных целей были поставлены следующие задачи исследований: •

Оценить возможности существующих моделей физических процессов в алюминиевом электролизере и выбрать подход для исследования физических полей и стабильности; •

Разработать математическую модель физических полей в алюминиевом электролизере; •

Разработать критерий устойчивости алюминиевого электролизера, удовлетворяющий требованиям АСУТП, и методику включения его в алгоритмы АСУТП. •

Разработать программное обеспечение для решения поставленных задач.

| >>
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 Введение:

  1. Введение
  2. Введение, начинающееся с цитаты
  3. 7.1. ВВЕДЕНИЕ
  4. Введение
  5. [ВВЕДЕНИЕ]
  6. ВВЕДЕНИЕ
  7. Введение Предмет и задачи теории прав человека
  8. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН О ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ ЧАСТИ ПЕРВОЙ ГРАЖДАНСКОГО КОДЕКСА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
  9. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН О ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ ЧАСТИ ТРЕТЬЕЙ ГРАЖДАНСКОГО КОДЕКСА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
  10. ВВЕДЕНИЕ,
  11. ВВЕДЕНИЕ
  12. ВВЕДЕНИЕ
  13. ВВЕДЕНИЕ
  14. НАЧАЛО РЕВОЛЮЦИИ. БОРЬБА ЗАВВЕДЕНИЕ КОНСТИТУЦИИ
  15. Раздел II ИСТОРИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕВ ПСИХОЛОГИЮ
  16. Раздел III ЭВОЛЮЦИОННОЕ ВВЕДЕНИЕВ ПСИХОЛОГИЮ
  17. Введение
  18. Понкин И.В. Анализ ситуации, связанной с исполнением решения Президента Российской Федерации Д.А. Медведева о введении изучения в школах основ религиозной культуры
  19. Введение. Мировое хозяйство — глобальная географическая система
  20. 1. Введение