一种铝电解槽炉帮变化机理实验装置及方法，属于铝电解槽热平衡技术领域。本发明的加热器与热交换系统相对于铝电解质相变反应槽正对分布；下料器位于铝电解质相变反应槽上部；铝电解质相变反应槽内外部均设有热电偶；热流计位于铝电解质相变反应槽外部且与热交换系统同侧分布；控温补热器与加热器垂直分布；电压信号传感器与控温补热器同侧分布。本发明能够测定不同电解温度、电解质分子比变化、输入功率波动等工况条件下的铝电解质的热平衡，可以测定不同换热效率下的炉帮厚度，进一步量化换热对铝电解质相变反应槽内热平衡的控制机理，为换热技术的推广应用提供实验数据支撑，还可以进一步扩展用于教学演示。