鋁電解槽能效綜合測(cè)試、計(jì)算與評(píng)價(jià)方法第2部分：流場(chǎng)測(cè)試方法

1T/HNNMIAXX.X-202X鋁電解槽能效綜合測(cè)試、計(jì)算與評(píng)價(jià)方法第2部分：流場(chǎng)測(cè)試方法本文件描述了鋁電解槽流場(chǎng)的測(cè)試方法。本文件適用于鋁電解槽系列及單臺(tái)鋁電解槽能效綜合測(cè)試中的流場(chǎng)測(cè)試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件：3.1鋁液liquidaluminum高溫下液態(tài)鋁，本測(cè)試方法指鋁電解槽中液態(tài)鋁。3.2流場(chǎng)flowfield流場(chǎng)是指流體運(yùn)動(dòng)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(huì)隨時(shí)間和空間位置發(fā)生變化。本測(cè)試方法指鋁電解槽中液態(tài)鋁在不同區(qū)域的流動(dòng)速度。3.3流動(dòng)速度f(wàn)lowvelocity流體單位時(shí)間內(nèi)的位移，本測(cè)試方法指液態(tài)鋁在某位置的流動(dòng)方向和流動(dòng)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(dòng)。液態(tài)鋁對(duì)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(dòng)速度相關(guān)，測(cè)算鐵棒的溶蝕面積可計(jì)算出該測(cè)試點(diǎn)鋁液的流動(dòng)速率，根據(jù)鐵棒的溶蝕形狀可判定該點(diǎn)的流動(dòng)方向。計(jì)算出電解槽內(nèi)所有測(cè)試點(diǎn)鋁液的流動(dòng)速度，繪制出電解槽鋁液的流場(chǎng)圖。5選槽原則能效評(píng)價(jià)綜合測(cè)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(zhǎng)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(chǎng)測(cè)試用鐵棒：材質(zhì)為熱軋純鐵（DT4），長(zhǎng)800mm～1500mm，直徑14mm，如圖1所示。21圖1流場(chǎng)測(cè)試用鐵棒示意圖7測(cè)試步驟7.1將熱電偶與溫度表連接，在出鋁口測(cè)量測(cè)試電解槽電解溫度。7.2根據(jù)確定的測(cè)試點(diǎn)，打開測(cè)量孔，測(cè)量孔直徑宜為6cm～30cm，電解槽磁場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)分布示意圖見圖11圖2.電解槽流場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)分布示意圖7.3將流場(chǎng)測(cè)試用鐵棒（6.10）按序號(hào)碼編號(hào)進(jìn)行排序，垂直插入測(cè)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(dòng)或傾斜時(shí)，用測(cè)量孔周邊電解質(zhì)塊固定，開始計(jì)時(shí)。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(guò)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(cè)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(wú)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(jì)算斷面平均直徑Dmin。8試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理鋁電解槽流場(chǎng)測(cè)量分為鋁液流動(dòng)速率計(jì)算和流動(dòng)方向判定。按公式（1）計(jì)算鋁液流動(dòng)速率：……………（1）式中：vi——測(cè)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(gè)測(cè)試點(diǎn)；T——電解槽電解絕對(duì)溫度，單位為開爾文（K）。流場(chǎng)測(cè)試值和計(jì)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(dòng)方向判定：鋁液流向鐵棒時(shí)，鐵棒正面圓潤(rùn)光滑，側(cè)面有棱角，如圖3所示。說(shuō)明：1-測(cè)試所用的純鐵棒；2-測(cè)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(cè)定鋁液流速大小方向的原理方法9測(cè)試報(bào)告測(cè)試報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)測(cè)試電解槽描述；b