Повышение эффективности теплотехнологических процессов и установок для получения алюминия и его сплавов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат технических наук Пьяных, Артем Анатольевич

• Пьяных, Артем Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пьяных, Артем Анатольевич

Введение.

1. Современное состояние проблемы работы теплотехиологиче-ских установок для получения алюминия и его сплавов и методы их расчета.

1.1. Обзор существующих конструкций электролизеров с самообжигающимися анодами и проблемы их работы.

1.2. Обобщение литературных данных по методам получения сплавов А1-РЬ.

1.3. Современные методы численного анализа теплотехнологических процессов.

1.4. Обзор существующих математических моделей теплотехнологических установок для получения алюминия и его сплавов.

1.5. Выводы и постановка задач исследования.

2. Разработка математических моделей процессов теплообмена в установках для получения алюминия и его сплавов.

2.1. Математические модели теплообмена в электролизере.

2.1.1. Разработка математической модели теплообмена и метод ее решения.

2.1.2. Совершенствование термоэлектрической модели электролизера и метод ее решения.

2.2. Разработка математической модели теплообмена при гранулировании алюминиевых сплавов и метод ее решения.

2.3. Апробация тепловой модели электролизера.

2.4. Апробация термоэлектрической модели электролизера.

2.5. Разработка лабораторной установки для приготовления лигатур системы А1-РЬ в гранулированном виде.

2.6. Выводы

3. Расчетное исследование тепловой работы алюминиевого электролизера С-8БМ.

3.1. Разработка предложений по рациональной конструкции анодных штырей.

3.2. Моделирование тепловых и электрических полей для различных конструкций анодных штырей.

3.3. Расчет энергетических балансов для исследуемых вариантов анодных токоподводов.

3.4. Расчетная оценка влияния воздушных прослоек в пространстве бортовой блок - кожух» на образование гарнисажа.

3.5 Анализ результатов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности теплотехнологических процессов и установок для получения алюминия и его сплавов»

Получение алюминия в электролизных ваннах является практически единственным промышленным методом его производства. При этом наиболее широкое применение на алюминиевых заводах России и за рубежом получили электролизеры с самообжигающимися анодами. Техникоэкономические и экологические показатели электролизеров этой конструкции характеризуются достаточно низкими значениями и требуют дальнейшего повышения.Не менее важной задачей отечественной промышленности является получение сплавов на основе алюминия. В частности, для производства полуфабрикатов из автоматных алюминиевых сплавов требуется применение лигатур (промежуточных сплавов) системы А1-РЬ. Однако в настоящее время аппаратурное оформление технологии получения лигатур несмешивающихся компонентов системы А1-РЬ заданной структуры недостаточно отработано.Разработка технических решений по усовершенствованию теплотехнологических установок для получения алюминия и его сплавов методами физического эксперимента является весьма трудной задачей. В связи с этим наиболее рациональным для исследования и совершенствования теплотехнологических процессов является применение совершенных математических моделей, базирующихся на фундаментальных уравнениях математической физики.Объектом исследования в настоящей работе являются электролизеры для получения алюминия и установки для гранулирования свинецсодержащего расплава на его основе.Предметом исследования являются процессы теплообмена при электролизе алюминия и гранулировании его расплавов.Цель работы является повышение энергоэффективности, надежности работы и качества конечного продукта теплотехнологических установок для получения первичного алюминия и его гранулированных промежуточных сплавов на основе результатов расчетно-теоретического и экспериментального исследования процессов теплообмена.Задачи исследования: 1. Для выявления энергосберегающего потенциала алюминиевого электролизера с самообжигающимися анодами усовершенствовать его математическую модель теплообмена, учитывающую особенности элементов конструкции и режимов работы.2. Разработать математическую модель процесса теплообмена в установках для получения гранул расплава системы А1-РЬ, позволяющую прогнозировать качество получаемых промежуточных сплавов.3. Выполнить расчетно-теоретические и экспериментальные исследования процессов теплообмена при электролизе алюминия и гранулировании расплава системы А1-РЬ.

4. Разработать научно обоснованные рекомендации по повышению энергоэффективности и надежности работы алюминиевых электролизеров и процесса теплообмена при получении в промышленных установках гранул промежуточных алюминиевых сплавов с равномерным распределением включений свинца.Научная новизна работы: 1. Усовершенствована трехмерная математическая модель электролизера, учитывающая при анализе теплообмена токораспределение в его объеме, конструкции анодных штырей и футеровки, состав анодной массы.2. Впервые разработана трехмерная динамическая математическая модель теплообмена при гранулировании металлических расплавов, учитывающая изменение нелинейных граничных условий и фазового состава охлаждающей среды в процессе движения капли различного размера и химического состава.3. Установлена зависимость производительности электролизера с самообжигающимися анодами от формы токоподводящих элементов.4. Определена скорость охлаждения капель расплава системы А1-РЬ различного размера и состава, необходимая для получения гранул с равномерным распределением включений РЬ. Практическая значимость результатов работы: 1. Предложена двумерная математическая модель теплообмена электролизера с самообжигающимися анодами, позволяющая проводить инженерные расчеты температурных полей в его объеме.2. Предложена форма анодных штырей, позволяющая, в сочетании с использованием коллоидной анодной массы, увеличить производительность электролизера при одновременном снижении затрат на электроэнергию.3. Рекомендованы расчетные зависимости междуполюсного пространства (МПР) электролизера от величины образующихся воздушных прослоек в пространстве «бортовой блок - кожух», обеспечивающие образование защитного слоя гарнисажа.4. Рекомендованы режимные и конструктивные параметры работы промышленных теплотехнологических установок для получения высококонцентрированных свинецсодержащих алюминиевых гранул.5. Научные и практические результаты работы используются при разработке технологии производства алюминия и его сплавов в НТЦ «Легкие металлы» и ООО «КРАМЗ», а также в Сибирском федеральном университете при подготовке студентов по специальностям «Энергетика теплотехнологии» и «Промышленная теплоэнергетика».Основные результаты, выносимые на защиту: 1. Математические модели теплообмена и токораспределения в электролизере с самообжигающимися анодами и результаты численного исследования влияния режимных и конструктивных параметров на его тепловую работу.2. Математическая модель теплообмена при гранулировании металлического расплава системы А1-РЬ и результаты численного и экспериментального исследования динамики его охлаждения.3. Рекомендации по рациональным конструкции и режимным параметрам электролизеров с самообжигающимися анодами, позволяющие повысить их энергоэффективность и надежность работы футеровки.4. Рекомендации по организации процесса охлаждения расплава системы А1-РЬ для получения в промышленных установках гранул лигатур требуемого по технологии качества.Краткое содержание работы: в первом разделе представлен литературный обзор и анализ основных направлений исследования в области усовершенствования процессов и установок для производства алюминия и его сплавов.Во втором разделе описаны математические модели, предложенные для описания тепловых и электрических полей в объеме электролизера, а также теплофизических процессов, протекающих при гранулировании металлических расплавов. Приведено сопоставление полученных результатов расчета с данными лабораторного и промышленного экспериментов.Третий раздел посвящен расчетному исследованию влияния на тепловую работу электролизера С-8БМ конструкции анодных штырей, состава анодной массы и образования в процессе эксплуатации воздушных прослоек в пространстве «бортовой блок - кожух».Четвертый раздел посвящен проблеме гранулирования лигатур расплава системы А1-РЬ. С этой целью на разработанной математической модели теплообмена проведено численное исследование влияния на характер кристаллизации капли сплава А1-РЬ, свободно падающей в воздушной и водной среде, ее скорости охлаждения, размера и химического состава. Проведена также экспериментальная оценка структуры гранул, образующихся в результате высокоскоростного охлаждения.

Заключение диссертации по теме «Промышленная теплоэнергетика», Пьяных, Артем Анатольевич

3.6. Выводы и рекомендации

1. Рекомендована плоская форма анодных штырей, позволяющая в сочетании с использованием коллоидной анодной массы увеличить производительность электролизера при одновременном снижении затрат на электроэнергию.

2. Расчетами установлено, что для обеспечения температуры в ПБА в пределах 957 - 958 °С при замене анодного штыря цилиндрической формы (диаметром 138 мм) на плоский необходимо увеличение МПР на Змм, при этом будет наблюдаться следующие эффекты: снижение падения напряжения в аноде на 110 мВ;

• увеличение уровня конуса спекапия в центре анода на 35. .40 мм;

• уменьшение тепловых потерь со штырей на 0,5 %, с анодной массы -на 0,7%;

• увеличение тепловых потерь с анодного кожуха на 0,8 %.

3. Выявлено, что производительность электролизера не зависит от размера сечения исследуемых плоских токоподводящих штырей. Однако при использовании коллоидной анодной массы замена штырей базовой конструкции на плоские обеспечит увеличение производительности на 6 кг/сутки (0,45 %), а относительно базовой конструкции и сухой анодной массы на 28,4 кг/сутки (2,16%).

4. Показано, что увеличение теплового потока через штырь при соответствующем увеличении периметра его поперечного сечения будет способствовать формированию более ровного конуса спекания в среднем на 20 мм. При этом образование естественной преграды за счет увеличения уровня конуса спекания от нижней кромки анодного кожуха обеспечит более надежную защиту от протекания жидкой массы в подколокольное пространство.

5. Установлено существенное влияние воздушных прослоек в пространстве «бортовой блок - кожух» на толщину защитного слоя гарнисажа. Определено, что относительное изменение толщины защитного слоя застывшего электролита от образовавшегося воздуха в пространстве между бортовым блоком и стенкой кожуха составляет примерно 0,1 см на 1 % содержания воздуха.

6. Рекомендована расчетная зависимость величины междуполюсного пространства от толщины гарнисажа, обеспечивающая его образование в пределах 5. 15 мм и надежность работы футеровки.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ГРАНУЛ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

4Л. Численное моделирование теплообмена при движении капли расплава в воздушной среде

Прежде чем попасть в водную среду, капля расплава свободно падает 6 см в воздухе. С целью определения краевых условий для задачи теплообмена капли расплава в водной среде необходимо определить температурное поле капли в конце ее движения в воздушной среде.

Как показали расчеты, температура капли за время движения ее в воздушной среде уменьшиться не более чем на 10 °С. Результаты расчета сведены в таблицу 4.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе расчетного и экспериментального исследования процессов теплообмена решена научно-техническая задача повышения энергетической эффективности и надежности работы электролизеров для получения алюминия и качества гранулированных сплавов на его основе, имеющая существенное значение для теории и практики совершенствования тепловых технологических процессов и установок промышленного производства, обеспечивающих сбережение энергетических ресурсов и улучшение качества продукции.

Апробация работы проводилась на Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» («XII Бенардосовские чтения»), Иваново, 2006; Международной научной конференции «Современные проблемы математического моделирования и вычислительных технологий - 2008», Красноярск, 2008; XII Международной научной конференции «Решетневские чтения», Красноярск, 2008; XIV Международной конференции-выставке «Алюминий Сибири-2008», Красноярск, 2008; Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» («XV Бенардосовские чтения»), Иваново, 2009; Всероссийском семинаре кафедр ВУЗов по теплофизике и теплоэнергетике, Красноярск, 2009.

По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 2 из списка рецензируемых изданий, рекомендованных экспертным советом ВАК по энергетике.

Научные и практические результаты работы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Усовершенствована трехмерная модель теплообмена электролизера с самообжигающимися анодами, позволяющая учесть при анализе энергетической эффективности его работы токораспределение в объеме, влияние геометрии анодных штырей, состав анодной массы и особенности конструкции футеровки.

2. Предложена двумерная математическая модель теплообмена электролизера с самообжигающимися анодами, позволяющая проводить инженерные расчеты температурных полей в его объеме.

3. Впервые разработана трехмерная динамическая математическая модель теплообмена при гранулировании металлических расплавов, учитывающая изменение нелинейных граничных условий и фазового состава охлаждающей среды в процессе движения капли различного размера и химического состава.

4. Проведена оценка адекватности используемых математических моделей теплообмена, и показано удовлетворительное согласие результатов моделирования с опытными данными на действующих электролизерах и лабораторной установке для получения гранул.

5. Установлена зависимость производительности электролизера с самообжигающимися анодами от формы токоподводящих элементов. Показано, что в результате использования анодных штырей плоской формы и коллоидной анодной массы производительность электролизера увеличится на 2,16 % (28,4 кг/сутки) при одновременном снижении расхода электроэнергии на 2,4 % (388 кВт-ч/т А1).

6. Установлено существенное влияние воздушных прослоек в пространстве «бортовой блок - кожух» на толщину защитного слоя гарнисажа. Рекомендована расчетная зависимость величины междуполюсного пространства от толщины гарнисажа, обеспечивающая его образование.

7. Определена скорость охлаждения капель расплава системы А1-РЬ различного размера и состава, необходимая для получения гранул с равномерным распределением включений РЬ. Рекомендовано в промышленных тепло-технологических установках вести процесс получения гранул размером 4,5 мм состава А1-15РЬ со скоростью охлаждения капель расплава не менее 680 °С/с. Гранулы размером 4,5 мм получаются при диаметре отверстия тигля 1,6 мм.

8. Результаты исследований используются при разработке технологии производства алюминия и его сплавов в НТЦ «Легкие металлы» и ООО «КРАМЗ», а также в учебном процессе при подготовке специалистов по теплоэнергетическому направлению (акты и справка прилагаются).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пьяных, Артем Анатольевич, 2009 год

1. Троицкий, И.А. Металлургия алюминия / И.А. Троицкий, В.А Желез-нов. М.: Металлургия, 1984. - 348 с.

2. Борисоглебский, Ю.В. Металлургия алюминия / Ю.В. Борисоглебский, Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, Г.А. Сиразутдинов. Изд. 2-е, перераб. и доп. -Н.: Наука, 2000.-438 с.

3. Минцис, М.Я. Электрометаллургия алюминия / М.Я. Минцис, П.В. Поляков, Г.А. Сиразутдинов. Н.: Наука, 2001. - 216 с.

4. Буркат, B.C. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия / B.C. Буркат, В.А. Друкарев. СПб, 2005. - 275 с.

5. Славин, В.В. О механизме разрушения боковой футеровки алюминиевого электролизера / В.В. Славин и др. // Цветные металлы. — 1980. — № 8. — С. 34-37.

6. Евменов, В.А. О причинах разрушения бортовой футеровки на мощных электролизерах / В.А. Евменов, Б.И. Аюшин, В.А. Крюковский и др. // Цветные металлы. 1988. - №5. - С. 52-54.

7. Лозовой, Ю.Д. О формировании бортовых настылей на торцевых (поперечных) сторонах катодного устройства алюминиевых электролизеров / Ю.Д. Лозовой, В.А. Аносов, В.А. Кузнецов. // Цветные металлы. 1984. -№ 4.-С. 38-40.

8. Добаткин, В.И. Структура сплавов монотектических систем при быстром охлаждении расплавов / В.И. Добаткин, В.И. Елагин, Г.А. Мудренко, P.M. Сизова // ИАН СССР, Металлы. 1979.- №1.- С. 105-111.

9. Горбунов, В.Г. Исследование возможности получения сплавов системы алюминий свинец с помощью ультразвука / В.Г. Горбунов // Ультразвук в машиностроении. — 1969. вып. 2. — С. 197-201.

10. Берзинь, В.А. Гравитационное разделение компонентов в жидкометал-личееких системах с областью несмешиваемости / В.А. Берзинь, Ю.М. Гельфгат, С.И. Семин // ИАН Латв.ССР, серия физ. и техн. Наук. 1980. -№2. -С. 21-31.

11. Ratke, L. Liquid immiscible alloys / L. Ratke, S. Diefenbach // Materials Science and Engineering. v. 15. - № 7-8. - p. 263-347.

12. Авраамов, Ю.С. Новые композиционные материалы на основе несме-шивающихся компонентов: получение, структура, свойства / Ю.С. Авраамов, А.Д. Шляпин. М.: МГИУ, 1999. - 206 с.

13. Ивашкевич, А.Г. Алюминиевый авотматный сплав 01103 / А.Г. Ивашкевич, Г.Е. Гольдбух, М.М. Рутман // Литейное производство. 1997. - №8-9. -С. 52-53.

14. Райнз, Ф. Диаграммы фазового равновесия в металлургии / Ф. Райнз. -М.: Металлургиздат, 1960. -376 с.

15. Мондольфо, Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / Л.Ф. Мондольфо. М.: Металлургия, 1979. - 640 с.

16. Батышев, А.И. Ликвация свинца в отливках из алюминиевых сплавов / А.И. Батышев, К.А. Батышев, С.В. Гольцова // Литейное производство. -2007.-№ 12.-С. 2-5.

17. Ивашкевич, А.Г. Получение автоматных сплавов / А.Г. Ивашкевич // Сб. Передовой производственный опыт. 1984. — №1. - С. 40-44.

18. Варга, И.И. Приготовление алюминиевых сплавов со свинцом / И.И. Варга // Литейное производство. 1997. - №8-9. - С. 53-54.

19. Markworth, A.J. Immiscible materials and alloys / A.J. Markworth, S.H. Gelles, J.J. Duga, W. Oldfield. Proc. 3-rd Space Processing Symp., NASARe-port, 1974.-p.1003.

20. Авраамов, Ю.С. Сплавы на основе систем с ограниченной растворимостью в жидком состоянии / Ю.С. Авраамов, А.Д. Шляпин — М.: Интерконтакт наука, 2002. 372 с.

21. Кошкин, В.И. Системы компонентов с ограниченной растворимостью в жидком состоянии / В.И. Кошкин // Перспективные материалы. — 2007. — №3. -С. 81-85.

22. Авраамов, Ю.С. Получение антифрикционных металлических композиционных материалов с помощью электроимпульсной обработки / Ю.С. Авраамов, В.И. Кошкин, В.А. Нижник, И.Б. Руденко, А.Д. Шляпин // Известия МГИУ. 2006. - №1. - С. 2-7.

23. Авраамов, Ю.С. Влияние электроимпульсной обработки на микро-структрные превращение в зоне контакта разнородных металлических веществ / Ю.С. Авраамов, В.И. Кошкин, В.Е. Панин, И.Б. Руденко, А.Д. Шляпин // Перспективные материалы. 2006. - №6. - С. 10-14.

24. Батышев, А.И. Антифрикционные алюминиевые сплавы со свинцом / А.И. Батышев // Литейное производство. 1997. - №8-9. - С. 50-51.

25. Батышев, А.И. Форма для литья с кристаллизацией под давлением /

26. A.И. Батышев, В.И. Безпалько, А.С. Любавин // Литейное производство. -1990.-№6. -С. 20.

27. Батышев, А.И. Литья с кристаллизацией под давлением / А.И. Батышев,

28. B.И. Безпалько, А.С. Любавин //Литейное производство. — 1995. №2. - С. 13-15.

29. Батышев, А.И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением / А.И. Батышев Изд. 2-е, перераб. И доп. - М.: Металлургия, 1990. - 342 с.

30. Непрерывное литье алюминиевых сплавов: справочник / Г.В. Черепок,

31. C.В. Махов, Ю.М. Черновол. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. - 512 с.

32. Засуха, П.Ф. Биметалический прокат / П.Ф. Засуха, В.Д. Корщиков, О.Б. Бухвалов, А.А. Ершов. М.: Металлургия, 1971. - 264 с.

33. Авраамов, Ю.С. Изменение структуры и свойств сплавов алюминия со свинцом в процессе пластической деформации / Ю.С. Авраамов, В.П. Фило-ненко, А.П. Груздов, А.Д. Шляпин // Металловедение и термическая обработка металлов. 1984. - №7. - С. 49-51.

34. Пат. 2208660 Российская Федерация, Способ покрытия стальной полосы антифрикционной порошковой смесью / В.Я. Буланов, Э.А. Пастухов, И.Э. Игнатов, Ю.В. Концевой; 2003, Бюл. №20. 690 с.

35. Концевой, Ю.В. Технология получения композитного антифрикцинно-го слоя на стальной ленте / Ю.В. Концевой, Н.А. Ватолин, И.Э. Игнатьев и др.// Сталь. 2003. - №12. - С. 69-70.

36. Пат. 2298590 Российская Федерация, Способ получения композиционных сплавов и устройство для его осуществления / Ю.В. Концевой, Н.А. Ватолин, И.Э. Игнатьев и др; 2007, Бюл. №13. 548 с.

37. Концевой, Ю.В. Способ получения антифрикционного сплава А1 — РЬ для изготовления подшипников скольжения / Ю. В. Концевой, И.Э. Игнатьев, Е.В. Игнатьева, Э.А. Пастухов, Н.А. Ватолин // Наука. Техника. Производство. 2007. -№10. - С. 55-56.

38. Игнатьев, И.В. Математическое моделирование движения жидкости в цилиндре, возбуждаемое поршнем-вибратором / И.В. Игнатьев, А.В. Киселев,

39. A.В. Долматов и др. // Расплавы. 2005. - №6. — С. 3-11.

40. Добаткин, В.И. Гранулируемые алюминиевые сплавы / В.И. Добаткин,

41. B.И. Елагин. М.: Металлургия, 1981. - 176 с.

42. Добаткин, В.И. Структура сплавов монотектических систем при быстром охлаждении расплавов / В.И. Добаткин // Изв. АН СССР, Металлы. -1979. №1. - С.43-45.

43. Самарский, А.А. Введение в численные методы / А.А. Самарский. М.: Наука, 1987.-288 с.

44. Бате, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон; пер. с англ, под. ред. А.Ф. Смирнова; М., Стройиздат, 1982.-448 с.

45. Трудоношин, В.А. Математические модели технических объектов / В.А. Трудоношин, Н.В. Пивоварова. -М.: Высшк. шк., 1986. 160 с.

46. Флетчер, К. Численные методы на основе метода Галеркина / К. Флет-чер; пер. с англ, под ред. В. ; П. Шидловского - М., Мир, 1988. - 352 с.

47. Флетчер, К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2 т. Т. 1. / К. Флетчер; пер. с англ, под ред. В.П. Шидловского; — М., Мир, 1991. -504 с.

48. Швыдкий, B.C. Математические методы теплофизики / B.C. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев, B.C. Шаврин, учебник для вузов. М., Машиностроение, 2001.-232 с.

49. Патанкар, С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С.В. Патанкар; пер. с англ, под. ред. В.Д. Виленский; М., Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

50. Патанкар, С.В. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах / С.В. Патанкар; пер. с англ, под. ред. Г.Г. Янькова; М., Издательство МЭИ, 2003. - 312 с.

51. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика / П. Роуч; пер. с англ; М., Мир, 1980.-616 с.

52. Dupuis, М. Расчет энергетического баланса алюминиевого электролизера с использованием модели конечных элементов Ansys / М. Dupuis // Light Metals. 1998.-С. 409-417.

53. Dupuis, M. Thermo-electric analysis of aluminum reduction cell / M. Du-puis, I. Tabsh. // Proc.31 st. Annual conference of CIM, Light Metals section. -1992.-p. 55-62.

54. Dupuis, M. Cathode shell stress modeling / M. Dupuis, G.V. Asadi, C.M. Read, A.M. Kobos. // Light metals. 1991. - p. 427-430.

55. Dupuis, M. Thermo-Electric design of a 400 kA cell using mathematical models: a tutorial / M. Dupuis. // Light metals. 2000. - p. 297-302.

56. Dupuis, M. Thermal study of the coke preheating for Hall-Heroult cell / M. Dupuis // Proceeding of the 32nd conference on Light Metals, CIM. 1993. - p. 93100.

57. Dupuis, M. Evaluation of thermal stresses due to coke preheat of a Hall-Heroult cell / M. Dupuis, I Tabsh // proceeding of the ANSYS 6th Internation conference. 1994. - № 1. - С. 15-23.

58. Dupuis, M. Demonstration thermo-electric and MHD mathematical models of a 500 ka aluminum electrolysis cell: parti / M. Dupuis, Valdis Bojarevics, Janis Freibergs // Light metals. 2003. — p. 3-20.

59. Dupuis, M. Demonstration thermo-electric and MHD mathematical models of a 500 ka aluminum electrolysis cell: part2 / M. Dupuis, Valdis Bojarevics, Janis Freibergs // Light metals. 2004. - p. 453-459.

60. Захаров, B.H. Основы построения математической модели для анализа и выбора параметров обжига и пуска электролизера / В.Н. Захаров, В.Г. Хар-ченко, А.В. Овчинников // Цветные металлы. 1995. - № 2, - С. 37-40.

61. Харченко, В.Г. Основные принципы расчета катодных устройств / В.Г. Харченко // Цветные металлы. 1991. - № 1. - С. 26-29.

62. Харченко, В.Г. К совершенствованию конструкции катодных устройств алюминиевых электролизеров / В.Г. Харченко, В.Н. Самойленко, Р.В. Свобо4

63. Харченко, В.Г. Расчет усилий в катодном устройстве алюминиевого электролизера / В.Г. Харченко, П.Б. Бажанов // Цветные металлы. — 1985. — № З.-С. 50-54.

64. Харченко, В.Г. О влиянии конструктивных и технологических факторов на работу катодного устройства алюминиевого электролизера / В.Г. Харченко // Цветные металлы. 1985. - №4. - С. 44-47.

65. Харченко, В.Г. Пути повышения стойкости подины алюминиевого электролизера / В.Г. Харченко, С.А. Дмитриев, М.Е. Дынкин // Цветные металлы. 1985. - № 12. - С. 33-38.

66. Харченко, В.Г. Влияние наклонной футеровки на работу подины катодного устройства алюминиевого электролизера / В.Г. Харченко // Цветные металлы. 1989.-№ 12.-С. 51-53.

67. Щербинин, С.А. Исследование физических процессов в алюминиевом электролизере с самообжигающимся анодом на математической модели / С.А. Щербинин//Цветные металлы. — 1995. -№ 7.-С. 33-35.

68. Щербинин, С.А. Численное исследование физических процессов в алюминиевом электролизере / С.А. Щербинин // Цветные металлы. — 1990. -№2.-С. 38-40.

69. Иванов, В.Т. Математическое моделирование электротепломассопере-поса в сложных системах / В.Т. Иванов, С.А. Щербинин. — Уфа: Уро АН СССР, 1991.- 196 с.

70. Иванов, В.Т. Методы решения прямых и обратных задач электрокаротажа/ В.Т. Иванов, М.С. Масютина. -М.: Наука, 1983. 143 с.

71. Самарский, А.А. Разностные методы для эллептических уравнений / А.А. Самарский, В.Б. Андреев. М.: Наука, 1976. - 352 с.

72. Arkhipov, G.V. Mathematical modeling of aluminum reduction cells in «Russian aluminum» company / G.V. Arkhipov // Light metals. 2004. - p. 473478.

73. Arkhipov, G.V. The Aluminum reduction cell closed system of 3D mathematical models / G.V. Arkhipov, A.V. Rozin // Light metals. 2005. - p. 589-592.

74. Архипов, Г.В. Применение математического моделирования при проектировании электролизера РА-300 / Г.В. Архипов, В.В. Пингин, В.В. Платонов, Я.А. Третьяков, А.Г. Архипов // Алюминий Сибири. 2004. - С. 34-42.

75. Третьяков, Я.А. Анализ конструкций алюминиевого электролизера методами компьютерного моделирования с целью улучшения показателей работы: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.16.02 / Третьяков Ярослав Алек-санрович. — Красноярск, 2004. 24 с.

76. Arkhipov, G.V. Simulation of cell thermoelectric field with consideration of electrochemical processes / .V. Arkhipov, V.V. Pingin, Y.A. Tretyakov, P.V. Po-lyakov // Light metals. 2007. - p. 327-337.

77. Третьяков, Я.А. Расчеты термоэлектрических полей электролизера с учетом электрохимических реакций / Я.А.Третьяков, Г.В. Архипов, В.В. Пингин // Алюминий Сибири. 2006. - С. 67-76.

78. Romerio, M.V. Determination and influence of the ledge shape on electrical potential and fluid motions in a smelter / M.V.Romerio, M. Flueck, J. Rappaz, Y. Safa // Light metals. 2005. - p.461-468.

79. Flueck, M. Influence of thermo-hydraulic fields on structural mechanics of reduction cells / M. Flueck, J. Rappaz, Y. Safa // Light metals. 2006. - p. 433439.

80. Панов, E.H. Технологические, энергетические и экономические аспекты перевода электролизеров на повышенную силу тока / Е.Н. Панов, А.Я. Карвацкий, Г.Н. Васильченко, М.Ф. Боженко // Алюминий Сибири. 2007. -С. 83-90.

81. Панов, Е.Н. Современные подходы к расчету энергетического баланса алюминиевого электролизера / Е.Н. Панов, А.Я Карвацкий, Г.Н. Васильченко, И.Л. Шилович, В.В. Билько // Алюминий Сибири. 2006. — С. 76-81.

82. Панов, Е.Н. Современные методы исследования физических процессов в энергоемких промышленных объектах / Е.Н. Панов, А .Я Карвацкий, Г.Н. Васильченко, И.Л. Шилович, и др. // Алюминий Сибири. 2008. - С. 135-142.

83. Книжник, А.В. К вопросу о построении численной модели температурного поля алюминиевого электролизера / А.В. Книжник, Ю.В. Богданов, Б.И.Зельберг // Алюминий Сибири. 2007. - С. 72-74.

84. Knizhnik, A.V. Application of mathematical methods to optimize aluminium production in pre-baked anode cells / A.V. Knizhnik, A.A. Kuzakov, B.l. Zelberg, V.V. Veselkov // Light metals. 2008. - p. 437-442.

85. Книжник, А.В. Разработка и применение численных методов для совершенствования производства алюминия / А.В. Книжник // Алюминий Сибири. 2008. - С. 111-114.

86. Jiaming, Zhu. The continuous development of SAMl's SY300 technology / Zhu Jiaming, Yang Xiaodong, Liu Yafeng // Light metals. 2008. - p. 275-280.

87. Эккерт Э.Р. Теория тепло- и массообмена / Э.Р. Эккерт и P.M. Дрейк; пер. с англ. под ред. А.В. Лыкова; — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. — 680 с.

88. Кутателадзе, С.С. Теплопередача при конденсации и кипении / С.С. Кутателадзе. М.-Л.: МАШГИЗ, 1952. - 232 с.

89. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев. М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1949. - 397 с.

90. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. —М.: Атомиздат, 1979. 416 с.

91. Кутателадзе, С.С. Справочник по теплопередаче / С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский. — М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1958.-418 с.

92. Кутепов, A.M. Химическая гидродинамика / A.M., Кутепов, А.Д. Полянин, З.Д. Запрянов, А.В. Вязьмин, Д.А. Казенин. М.: Квантум, 1996. - 336 с.

93. Фрик, П.Г. Турбулентность: модели и подходы / П.Г.Фрик; Пермский гос. техн. ун-т. Пермь: 1999. - 136 с.

94. Хинце, И.О. Турбулентность, ее механизм и теория / И.О. Хинце; пер.с англ. под ред. Г.Н. Абрамович; М.: Физматиз, 1963. — 680 с.

95. Панов, Е.Н. Тепловые процессы в электролизерах и миксерах алюминиевого производства / Е.Н. Панов, Г.Н.Васильченко, С.В. Даниленко и др. -М.: Издательский дом «Руда и металлы», 1998. — 256 с.

96. Панов, Е.Н. Тепловые процессы в электролизерах и миксерах алюминиевого производства / Е.Н. Панов, Г.Н.Васильченко, С.В. Даниленко и др. -М.: Издательский дом «Руда и металлы», 1998. 256 с.

97. Скуратов, А.П. Математическое моделирование тепловых полей в алюминиевом электролизере / А.П. Скуратов, А.А. Пьяных // Вестник ассоциации выпускников КГТУ. — 2006. Вып. 15. —С. 161-164.

98. Скуратов, А.П. Расчетное исследование влияния режимных параметров на теплообмен в алюминиевом электролизере / А.П. Скуратов, А.А. Пьяных // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета. -2007. Вып. 3(20) - С. 26-29.

99. Скуратов, А.П. Численное решение задачи течения и теплообмена электролита в алюминиевом электролизере / А.П. Скуратов, А.А. Пьяных, Т.А. Останина // Вестник ассоциации выпускников КГТУ. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2008. Вып. 17. - С. 56-60.

100. Самарский, А.А. Вычислительная теплопередача / А.А. Самарский, П. Н. Вабищевич. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 784 с.

101. Скуратов, А.П. Численное исследование теплофизических процессов в алюминиевом электролизере / А.П. Скуратов, А.А. Пьяных // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. - № 1. - С. 230-233.

102. Скуратов, А.П. Численное исследование зависимости энергетических показателей алюминиевого электролизера от используемой анодной массы /

103. A.П. Скуратов, А.А. Пьяных // Тез. докл. XV Международной научно-техничекой конференции: «Состояние и перспективы развития электротехнологии», ч.2. Иваново. 2009. — С. 91.

104. Скуратов, А.П. Увеличение энергоэффективности алюминиевого электролизера на основе математического моделирования / А.П. Скуратов, А.А. Пьяных, С.Д. Скуратова // Вестник КрасГАУ. -2009. Вып. 5. - С. 163-168.

105. Скуратов, А.П. Повышение энергетической и экологической эффективности работы алюминиевого электролизера / А.П. Скуратов, А.А. Пьяных // Вестник международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. -2009. -т. 14. -№ 6.-С. 34-36.

106. Скуратов, А.П. Расчетное исследование скорости охлаждения капли алюминиевого сплава в водной среде/ А.П. Скуратов, А.А. Пьяных // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2009. - № 1. - С. 233-235.

107. Скуратов, А.П. Численное исследование теплофизических процессов при гранулировании алюминиевых сплавов / А.П. Скуратов, А.А. Пьяных,

108. B.Г. Бабкин, А.И. Черепанов // Тезисы докладов Всероссийского семинара кафедр ВУЗов по теплофизике и теплоэнергетике. 2009. — С. 97.

109. Лыков, A.B. Теория теплопроводности / А.В. Лыков. — М.: «Высшая школа», 1967. 599 с.

110. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Су-комел. Изд. 4-е перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

111. Ривкин, С.Л. Теплофизические свойства воды и водяного пара / С.Л. Ривкин, А.А. Александров. М.: Энергия, 1980. - 424 с.

112. Бабкин, В.Г. Моделирование тепловых процессов при литье гранул высококонцентрированных сплавов системы Al-Pb-Bi и оптимизация их структуры / В.Г. Бабкин, А.П. Скуратов, А.И. Черепанов, А.А. Пьяных // Алюминий Сибири 2008. 2008. - С. 284-291.

113. Зиновьев, В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах / В.Е. Зиновьев. — М.: Металлургия, 1989. 384 с.

114. Романков, П.Г. Гидромеханические процессы химической технологии / П.Г. Романков, Н.И. Курочкина. Ленинград: Химия, 1974. - 288 с.

115. Светозаров, В.В. Основы статистической обработки результатов измерений / В.В. Светозаров. М.: изд. МИФИ, 1983. - 40 с.

116. Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

117. Сибирский федеральный университет» (СФУ)1. ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ1t'y«07» сентября 2009 г.

118. Декан ТЭФ, зав. каф. ТЭС д.т.н., профессор1. С.А. Михайленко1. СПРАВКАоб использовании НТЦ «Легкие металлы» результатов научно-исследовательских работ инженера Пьяных А.А.г. Красноярск29» мая 2009 г.

119. В период с 2007 по 2009 год в практике НТЦ были использованы следующие научные разработки:

120. Трехмерная математическая модель электролизера С-8БМ, учитывающая при исследовании теплообмена токораспределение в его объеме, конструкции анодных штырей и футеровки, состав анодной массы.

121. Двумерная математическая модель электролизера С-8БМ, позволяющая проводить экспресс-оценку тепловых полей в ванне и на поверхности футеровки.

122. Расчетные зависимости производительности электролизера с самообжигающимися анодами от формы токоподводящих элементов.

123. Рекомендации по повышению надежности работы футеровки электролизеров в процессе эксплуатации.

124. Директор НТЦ «Легкие металлы» д.х.н., профессор1. Поляков П.В.1. Утверждаю:1.J В.Г. Кокоулин 2009 г.л У ~~~1. Актпроизводственного опробования технологии изготовления слитков из алюминиевого деформируемого сплава 2007

125. Проведено опробование технологии изготовления слитков из сплава 2007.

126. Вклад соискателя Пьяных Артема Анатольевича заключается в разработке математической модели кристаллизации и определении оптимальных скоростей охлаждения при получении гранул лигатуры А1 РЬ.

127. Главный металлург ^ -~/>^Чеглаков В.В.