- •Введение
- •1 Расчётная часть
- •1.1 Материальный баланс
- •Производительность электролизера
- •1.1.2.Расчёт прихода сырья в электролизёр
- •1.1.3 Расчёт продуктов электролиза
- •1.1.4 Расчёт потерь сырья
- •1.2 Конструктивный расчет
- •1.2.1 Анодное устройство электролизера
- •1.2.2 Расчёт катодного устройства
- •1.2.3 Размеры катодного кожуха
- •1.3 Электрический баланс электролизёра
- •1.3.1 Падение напряжения в анодном устройстве
- •1.3.2 Падение напряжения в подине
- •1.3.3 Доля увеличения напряжения от анодных эффектов
- •1.3.4 Падение напряжения в ошиновке электролизёра
- •1.4 Тепловой баланс электролизёра
- •1.4.1 Расчет приход тепла
- •1.4.2 Расход тепла
- •1.5 Расчёт цеха
- •2 Описательная часть
- •2.1 Выливка металла
- •2.2 Техника безопасности при извлечении из электролизных ванн
- •Перелив металла и электролита
- •3. Организационно – экономическая часть
- •3.1 Организационная структура проектируемого цеха
- •3.2 Расчет производственной программы
- •Список использованных источников
1.2 Конструктивный расчет
В задачу конструктивного расчета входит определение основных габаритных размеров электролизера и размеров элементов его конструкции.
Алюминиевый электролизер состоит из трех основных частей:
анодное устройство
катодное устройство
ошиновка
1.2.1 Анодное устройство электролизера
Размеры анода:
Площадь сечения анода Sа определяется по формуле:
, (15)
где I – сила тока, А;
da- анодная плотность тока, А/см2
см2
Ширина анода Ва, см, исходя из характеристик принятой конструкции электролизёра С8БМ, принимается 285 см.
Тогда длина анода La, см будет:
(16)
см
Расчёт штырей, с помощью которых ток подводится к телу анода, осуществляется по силе тока и плотности тока в стальной части штыря равной dст = 0,19 А /мм2.
Применяемые штыри имеют следующие размеры, мм:
- общая длина – 2700
- длина стальной части -1950
- длина алюминиевой штанги – 1040
- максимальный диаметр – 138
- минимальный диаметр – 100
Площадь сечения всех штырей SО., мм2 определяются:
(17)
мм2
Штыри имеют форму усеченного конуса, поэтому расчёт ведём по среднему диаметру.
(18)
мм
Площадь сечения одного штыря Sш, мм2:
(19)
мм2
где DШ – средний диаметр штыря, мм
Зная площадь сечения всех штырей и площадь сечения одного штыря можно определить их количество, К:
(20)
Штыри на анодной раме располагаются в 4 ряда, поэтому принимаем их количество кратным 4, то есть 80 штук.
1.2.2 Расчёт катодного устройства
Катодное устройство электролизёра предназначено для создания необходимых условий для протекания процесса электролиза в криолитоглиноземном расплаве. Катодное устройство состоит из стального сварного кожуха, теплоизоляционного цоколя и углеродистой футеровки, образующей шахту электролизёра.
Размеры шахты электролизёра
Внутренние размеры шахты электролизера рассчитывают исходя из длины анода (формула 16) и принятых расстояний от анода до стенок боковой футеровки (Рисунок 1). Для данного типа электролизёра установлено, что расстояние
- от продольной стороны анода до футеровки, а = 65 см
- от торца анода до футеровки, в = 55 см.
Рисунок 1 Схема анода и шахты электролизёра
Тогда длина Lш, см и ширина Вш, см шахты будут:
Lш =Lа + 2*в; (21)
Lш = 840+ 2 * 55 = 950 см
Вш = Ва + 2*а (22)
Вш = 285+ 2 * 65 =415 см
Глубина шахты электролизёра С-8БМ равна 56,5 см.
Катодное устройство электролизёра имеет сборно-блочную подину, смонтированную из коротких и длинных прошивных блоков вперевязку.
Отечественная промышленность выпускает катодные блоки высотой hб = 40 см , шириной bб = 50 см, и длиной l б от 110 до 400 см. При ширине шахты 415 см применяют катодные блоки:
- короткие l кб = 160 см
- длинные l дб = 220 см
Число секций в подине, Nс определяют исходя из длины шахты:
(23)
где bб – ширина подового блока;
с – ширина шва между блоками, 4 см.
Рисунок 2 Подина электролизера
Число катодных блоков Nб, равно:
Nб = Nс * 2 (24)
Nб = 18 * 2 =36
Подина данного электролизера монтируется из 34 катодных блоков, уложенных по 17 штук в два ряда с перевязкой центрального шва.
Межблочные швы при монтаже подины набиваются подовой массой.
Для отвода тока от подины, в подовые блоки вставлены стальные катодные стержни (блюмсы):
- для блока 160 см длина блюмса 219 см;
- для блока 220 см длина блюмса 279 см.
Ширина периферийных швов от подовых блоков до футеровки будет равна:
в торцах подины, bт,
bт = (25)
bт =
- по продольным сторонам, bп:
(26)