电极结构对石墨化炉电热特性影响的数值模拟

摘要

结合传热学理论和电场基本原理,针对用于生产石墨颗粒的石墨化炉(产量27 t),建立了该炉的三维几何模型和电热耦合数学模型,研究了电极结构对其电热特性的影响,并通过改变电极直径d、电极插入深度h、同侧电极间距D等结构参数,分析炉内电场强度E的分布,以及功率密度P和温度T随时间τ的变化.结果表明:电极附近及正负电极间的区域是炉内的主要发热区,物料升温速率前期小后期大;随着电极直径的增加,炉内平均功率密度P增大,物料升温速率变大,当电极直径为0.6 m时,该炉电热性能达到最佳;随着电极插入深度的增加,炉内平均功率密度明显增大,同时温度显著升高,物料升温速率大幅增加,最大电极插入深度为0.6 m;同侧电极间距对炉内平均功率密度和平均温度的影响较小,但对高温区的分布影响较大,其合理取值范围是1.8～2 m.

关键词

石墨化炉 / 电场 / 温度场