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文本内容:
附件1项目类别编号项目等级 大学生科技创新基金研究项目申请书 项目名称申请人XXX只写一个人所在学院材料与冶金学院(全称)专业班级冶金1101申请日期 大学生科技创新基金__小组二〇一三年六月
一、基本情况1.项目情况项目名称熔铝的等温熔炉电阻加热器的优化设计项目类别自然科学类项目来源□自主选题■教师指导选题预期时间自2013年9月起至2014年9月申请金额3000元2.申请人情况姓名学号性别__面貌__党员主要科研经历或特长3.项目组成员情况姓名学号性别__面貌专业分工备注__党员热能与动力工程理论分析共青团员热能与动力工程数学建模__党员热能与动力工程实验研究共青团员热能与动力工程实验研究4.指导教师情况姓名职称/学历副教授/__学院材料与冶金学院专业热能与动力工程____附指导老师基本情况处需加盖学院公章,第2页后需附申请人成绩表(加盖学院教务章)
二、课题情况1.研究目的、意义铝的产量在有色金属工业中占首位,在整个冶金工业中仅次于钢铁产量自2001年以来,我国已成为世界上第一大原铝生产国;2001年的电解铝生产能力约426万吨,当年实际产铝量
342.7万吨2009年的实际产铝量达到
1284.6万吨自从采用熔盐电解法生产金属铝以来,铝及其合金得到极为广泛的应用由于铝有着优异的化学性质和优良的物理性能,在各个工业领域中,包括__、__工业,电力、电工工来,汽车等交通运输工业,仪表工业,化工工业,食品工业以及建筑工业,乃至人们的日常生活中,无不广泛地应用着铝铝及铝合金熔炼炉简称熔化炉是铝__熔铸行业最常用的设备其作用是为熔铸行业提供符合浇铸工艺的铝液,其熔炼过程也是铝__行业能源及材料消耗最大的生产环节熔化速率及吨铝消耗是熔铝炉两个最基本的能力指标高效的熔铝炉应同时具备高熔速和低能耗的双重能力现代铝熔炼工业生产中,熔炼炉的主要炉型是反射炉而以往的反射炉设备都是采用过热加热,过热温度一般要高于150℃,这样会造成能源的浪费,而且容易造成铝液的氧化这些设计上的考虑使这项工艺技术有着明显的不足因此对融铝设备进行改进与优化势在必行
2.和本课题有关的国内外研究现状分析,包括发展水平和存在的问题等目前熔炼炉的主要炉型是反射炉,反射炉具有高容量的特点,其容量在
4.536~
113.4吨之间这种熔炼过程使用天然气燃烧器产生热能,热能被暴露的耐火材料吸收,然后通过辐射传给待加热的炉料,热传导速度是熔体技术表面__的函数通过设计可以使热传导速度最大化来促使炉子高熔化速度下运行,具代表性的熔化速度为
292.96kg/h·m2因此炉膛铝水深度仅为
76.2cm左右1熔融状态的铝具有高活性,暴露在大气之中随时都会发生氧化和燃烧,氧化层还会遏制熔体吸收的辐射能2熔体表面会形成的更加有害的氧化物会以几何级速度增加,铝损失成本介于13kw·h/kg~
32.5kw·h/kg3很长一段时间里会发生热偏析,对于某些合金也会发生重力偏析4炉门打开时会造成大量的热损失,关闭炉门时造成压力损失和热损失,这些都会降低能源效率5熔化搅拌会造成新生铝水表面的氧化,造成铝的更大损失,并提高了铝水中溶解氢的水平6提高辐射强度的过程,高温和冷却的交替进行而引发耐火材料热疲劳,铝水液面和液面之下对耐火材料的的腐蚀和渗透,这些都会降低炉壁耐火材料的使用寿命针对这些不足,目前提出采用等温电阻熔炉加热目前炉体的结构简单;熔炼炉的占地__仅相当于常规反射炉熔炼占地__的1/5;不散发污染物,熔炼车间无污染,空气清新;对炉料进行三维加热,即不会形成温度梯度—无热成层现象;熔体温度相对均匀,熔体品质大大提高,熔解的气体与固体夹杂物少;电阻加热器的热效率高;铝等金属熔炼潜在损耗也可大大减少但这些在实际企业运用中尚存在许多不完善的地方因此,我们将通过对其加热电阻丝的形态等进行优化设计,提高其能源利用率,提高铝的质量,为其能够更好的运用于企业生产奠定一定的基础3.研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标1掌握等温熔化工艺的设计和操作原则,尤其是掌握对熔化工艺产生重要影响的参数,操作电压,操作电流,以及各种参数对熔炼过程的影响;2掌握等温熔化过程中,系统内部流场以及温度的分布情况,了解各操作参数对它们分布的影响研究内容
1.研究操作电压,操作电流,以及各种参数对熔炼过程的影响;
2.研究等温熔化过程中,系统内部流场以及温度的分布情况,及各操作参数的影响拟解决的关键问题本项目的关键部分是采用接触式加热,热能不经过其他中间传递过程,电能产生的热能直接用于熔化铝锭,,避免了以往加热过程的原料和能量损失,提高了熔炼过程的热效率如何通过控制熔炼过程的电流,电压来调节熔炼过程中铝液的温度,避免产生较大过热以及如何通过对电阻丝的形态材料进行设计,提高能源利用效率,是本项目须解决的关键问题4.拟采取的研究方法、技术路线本研究采用物理模型实验结合数值模拟方法进行通过实验,对不同加热工艺进行比较,并对本工艺熔炼过程中不同参数的情况进行比较通过数值模拟预测本工艺在熔化过程中系统流场、温度场的分布规律以及不同参数对本工艺熔化过程的影响数值模拟的工作与实验同步进行,数值模拟的结果对于本工艺的理论分析具有重要的指导作用数学模型包括建立本工艺熔炼过程中热平衡方程、建立熔化过程中的流场,温度场的数学模型运用有限差分方法对建立的模型进行数学分析,得到熔化过程中流场,温度的分布情况并对不同参数情况下进行模拟,得到不同参数对熔化过程的影响这些结果与实验的结果进行比较,可以使我们更加了解本工艺熔化过程中的基本原理,并对相应的理论进行修改和验证
5.申请经费金额、开支预算及使用经费的承诺材料费800元;测试/计算/分析费300元;设备购置:600元;出版物/文献/信息传播费300元共计2000元我确认本申请书及附件内容真实、准确如果获得资助,我将严格按照《武汉科技大学大学生科技创新基金暂行条例》与本申请书的规定,认真履行项目负责人职责,积极开展研究工作,合理安排研究经费,并接受检查若申请书及附件内容失实或在项目执行过程中违反《武汉科技大学大学生科技创新基金暂行条例》的规定,本人将承担全部责任签名年月日
6、指导教师对选题报告___指导教师签名年月日
三、评审情况1.学院团委推荐意见 学院团委(盖章)团委书记签字年月日2.专家组审核意见(是否同意资助,评审意见和改进建议等)专家签名年月日3.学院推荐意见 学院(盖章)主管__签字年月日
4.科技创新基金__小组审批意见 组长签名年月日武汉科技大学大学生科技创新基金__小组制表。