鋁電解槽能效綜合測試、計算與評價方法第2部分：流場測試方法

1T/HNNMIAXX.X-202X鋁電解槽能效綜合測試、計算與評價方法第2部分：流場測試方法本文件描述了鋁電解槽流場的測試方法。本文件適用于鋁電解槽系列及單臺鋁電解槽能效綜合測試中的流場測試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件：3.1鋁液liquidaluminum高溫下液態(tài)鋁，本測試方法指鋁電解槽中液態(tài)鋁。3.2流場flowfield流場是指流體運(yùn)動所占據(jù)的空間區(qū)域，其中流體的速度、壓強(qiáng)等物理量會隨時間和空間位置發(fā)生變化。本測試方法指鋁電解槽中液態(tài)鋁在不同區(qū)域的流動速度。3.3流動速度flowvelocity流體單位時間內(nèi)的位移，本測試方法指液態(tài)鋁在某位置的流動方向和流動速率。4原理鋁電解槽中電解生成的鋁在高溫下呈液態(tài)，液態(tài)鋁在鋁電解槽內(nèi)在電磁力影響下不停地流動。液態(tài)鋁對鐵質(zhì)材料有強(qiáng)烈的溶蝕性，將標(biāo)定的熱軋純鐵棒垂直插入鋁液中，鐵棒在鋁液中慢慢溶蝕，且鐵棒溶蝕速度與溶蝕形狀與鋁液的流動速度相關(guān)，測算鐵棒的溶蝕面積可計算出該測試點(diǎn)鋁液的流動速率，根據(jù)鐵棒的溶蝕形狀可判定該點(diǎn)的流動方向。計算出電解槽內(nèi)所有測試點(diǎn)鋁液的流動速度，繪制出電解槽鋁液的流場圖。5選槽原則能效評價綜合測試槽的槽齡要求一年以上，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，能夠代表系列整體運(yùn)行情況，不選端頭槽和相鄰?fù)２鄣碾娊獠邸?T/HNNMIAXX.X-202X6設(shè)備及材料6.1坐標(biāo)紙：規(guī)格1mm×1mm。6.2石墨粉：粒度≥1800目。6.3鋼鋸：細(xì)齒，長度宜為300mm。6.4細(xì)砂紙：規(guī)格≥600目。6.5游標(biāo)卡尺：量程0mm～200mm，精度0.01mm。6.6氫氧化鈉溶液：濃度10%～20%。6.7秒表：最小讀數(shù)值0.1s，分針15min/圈，秒針30s/圈。6.8溫度表：量程0℃~1200℃。6.9鎧裝熱電偶：量程0℃~1200℃。6.10流場測試用鐵棒：材質(zhì)為熱軋純鐵（DT4），長800mm～1500mm，直徑14mm，如圖1所示。21圖1流場測試用鐵棒示意圖7測試步驟7.1將熱電偶與溫度表連接，在出鋁口測量測試電解槽電解溫度。7.2根據(jù)確定的測試點(diǎn)，打開測量孔，測量孔直徑宜為6cm～30cm，電解槽磁場測試點(diǎn)分布示意圖見圖11圖2.電解槽流場測試點(diǎn)分布示意圖7.3將流場測試用鐵棒（6.10）按序號碼編號進(jìn)行排序，垂直插入測量孔至電解槽爐底，鐵棒頂端方向槽垂直槽沿板向外，鐵棒晃動或傾斜時，用測量孔周邊電解質(zhì)塊固定，開始計時。7.4鐵棒靜置10min后拔出。7.5鐵棒冷卻后，將熔蝕端插在盛有氫氧化鈉溶液（6.6）的塑料桶中，氫氧化鈉溶液液面沒過鐵棒溶蝕段，確保熔蝕部分完全浸泡于氫氧化鈉溶液，靜置7天。7.6把鐵棒從塑料桶中取出，沖洗干凈，并刷洗掉粘附的電解質(zhì)。7.7用游標(biāo)卡尺（6.5）測量鐵棒熔蝕端直徑，用鋼鋸（6.3）將鐵棒熔蝕端截面最小處垂直鋸開。3T/HNNMIAXX.X-202X7.8用細(xì)砂紙（6.4）打磨鋸開斷面，使斷面平整光滑，無毛邊。7.9將斷面均勻蘸上一層石墨粉（6.2），垂直印在坐標(biāo)紙（6.1）上，讀取斷面面積，計算斷面平均直徑Dmin。8試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理鋁電解槽流場測量分為鋁液流動速率計算和流動方向判定。按公式（1）計算鋁液流動速率：……………（1）式中：vi——測試點(diǎn)流速，單位為厘米每秒（cm/sDi0——鐵棒初始直徑，單位為厘米（cm）；Dimin——鐵棒熔蝕段斷面平均直徑，單位為厘米（cmi——A面或B面第i個測試點(diǎn)；T——電解槽電解絕對溫度，單位為開爾文（K）。流場測試值和計算值保留小數(shù)后1位數(shù)，數(shù)值修約按照GB/T8170的規(guī)定進(jìn)行。鋁液流動方向判定：鋁液流向鐵棒時，鐵棒正面圓潤光滑，側(cè)面有棱角，如圖3所示。說明：1-測試所用的純鐵棒；2-測量流速位置；D0—鐵棒初始直徑；Dmin—鐵棒溶蝕段最細(xì)平均直徑圖3鐵棒測定鋁液流速大小方向的原理方法9測試報告測試報告應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)測試電解槽描述；b