РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРИМЕНЕНИЯ КРИТЕРИЯ БОЯРЕВИЧА-РОМЕРИО К ПРОМЫШЛЕННЫМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАМ

Авторы
Файлы

Коростелев И.Н. Проворова О.Г. Пискажова Т.В. Синельников В.В. Статья в формате PDF 104 KB

Алюминиевый электролизер представляет собой прямоугольную ванну, которая состоит из двух жидких слоев - слоя электролита и алюминия. Сильные электромагнитные поля, присутствующие в электролизере вызывают гравитационные волны. Волнение поверхности металла способствует массопереносу жидкого алюминия от катода в электролит, где он снова окисляется.

Свободная поверхность жидкости, находящейся в равновесии в поле тяжести, - плоская. Если под влиянием внешнего воздействия поверхность жидкости в каком-нибудь месте выводится из её равновесного положения, то в жидкости возникает движение, которое распространяется вдоль всей поверхности жидкости в виде волн, которые называются гравитационными. С технологической точки зрения за предел стабильности электролизера принимается минимальное значение расстояния анод-металл (межполюсное расстояние, МПР) при котором возникают незатухающие колебания поверхности раздела металл-электролит. Автоматическая система управления (АСУТП) определяет возникновение колебаний по флуктуациям измеряемого напряжения - уровню "шума". Величина в 30 мВ считается нормой, а пороговое значение, выше которого «шум» считается высоким, - 70 мВ.

Критерий Бояревича-Ромерио [1] построен на математическом моделировании процесса развития длинных волн на поверхности раздела металл-электролит.

Для того чтобы электролизер работал устойчиво, необходимо выполнение следующего неравенства:

(1)

Обозначим через I_c - ток серии,

- собственные частоты

ρ_м - плотность металла, ρ_э - плотность электролита, h_м - высота металла, h_МПР - межполюсное расстояние, L_x - длина электролизера, L_y - ширина электролизера.

- волновой вектор , , m, n - целые числа,

ε_k - нормирующий множитель.

Распределение вертикальной компоненты магнитного поля учитывается через ее преобразование Фурье:

Критическое значение МПР (порог устойчивости) - это то значение, при котором в (1) достигается равенство.

Если через h обозначить глубину жидкости, то условие того, что рассматриваются длинные волны, запишется в следующем виде kh << 1. Таким образом, можно задать ограничение на набор исследуемых волновых чисел. Этот выбор субъективный, так, например,

а) если выбирать kh < 0,4, то

б) если выбирать kh < 0,65, то

Авторы работы предлагают методику применения этого критерия для оценки областей устойчивости промышленных электролизеров в АСУТП и оценки границ применимости.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Bojarevics and M.V. Romerio, Long wave instability in liquid metal-electrolyte interface in aluminum electrolysis cells: a generalization of Sele´s criterion, European Journal of Mechanics, B/Fluids, Vol. 13, N 1, 1994, 33-56

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИГРОВЫХ УПРАЖНЕНИЙ В УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНОМ ПРОЦЕССЕ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ БАСКЕТБОЛИСТОВ 8-10 ЛЕТ

Статья в формате PDF 312 KB...