制磷电炉内电流_热量分布对制磷电炉运行的影响分析【2013美赛A题参考资料】

资 源 简 介

制磷电炉内电流_热量分布对制磷电炉运行的影响分析【2013美赛A题参考资料】

详 情 说 明

制磷电炉是工业生产黄磷的关键设备，其内部电流与热量的分布状况直接影响电炉的运行效率和产物质量。2013年美国大学生数学建模竞赛A题以此为背景，探讨了电炉内部物理场的耦合关系。

电流分布的不均匀会导致局部过热或加热不足，从而影响炉内化学反应平衡。高温区域若过度集中，可能加速电极损耗甚至损坏炉衬材料；而低温区域则可能导致磷矿石还原不完全，降低黄磷产率。

热量分布的优化需综合考虑电极排布、原料配比及供电参数。合理的电流密度设计能够确保反应区温度稳定在理想范围（通常1400-1500℃），同时减少能量浪费。建模时需耦合电磁场方程与传热方程，通过数值模拟分析不同工况下的热-电协同效应。

该问题对数学建模能力提出多维要求，包括偏微分方程求解、多物理场耦合及参数敏感性分析等，其研究方法也可推广至其他工业电热设备优化领域。