Расчет электролизёра на силу тока 159 кА и выхода по току 88,3%

курсовая работа

1.2 Конструктивный расчет

В задачу конструктивного расчета входит определение основных размеров электролизера.

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 76 штук.

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 = 63,5 см

- от торца анода до футеровки, в = 50 см.

Рисунок 1 Схема анода и шахты электролизёра

Тогда длина Lш, см и ширина Вш, см шахты будут:

Lш =Lа + 2*в;(21)

Lш = 845 + 2 * 50 = 945 см

Вш = Ва + 2*а(22)

Вш = 285 + 2 * 63,5 = 412 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 = 55 см, и длиной l б от 110 до 400 см. При ширине шахты 412 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 Подина электролизера

Число катодных блоков Nб, равно:

Nб = Nс * 2 (24)

Nб = 16 * 2 =32

Подина данного электролизера монтируется из 32 катодных блоков, уложенных по 16 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)

Размеры катодного кожуха

Внутренние размеры катодного кожуха определяются из рассчитанных ранее размеров шахты электролизёра (формулы 21, 22) и толщины слоя теплоизоляционных материалов.

Длина катодного кожуха Lк, см:

Lк = Lш + 2 (Пу + 3,5),(27)

где: Lш - длина шахты, см;

Пу - толщина угольной плиты,;

3,5 - толщина теплоизоляционной засыпки в торцах электролизёра, см.

Lк =______ + 2 (______ + 3,5) = _____

Ширина катодного кожуха Вк, см:

Вк = Вш + 2 (Пу + 5),(28)

где: Вщ - ширина шахты, см;

3,5 - толщина теплоизоляционной засыпки в продольных сторонах электролизёра, см.

Вк = _____ + 2 (_____+5) = _____

Футеровка днища катодного кожуха выполняется следующим образом (снизу - вверх):

- теплоизоляционная засыпка 3 см;

- два ряда легковесного шамота или красного кирпича 2 6,5 см;

- три ряда шамотного кирпича 3 6,5 см;

- угольная подушка 3 см;

- подовый блок 40 см.

Тогда высота катодного кожуха Нк, см будет:

Нк = 3 + 5* 6,5 + 3 + Нш + hб (29)

где: Нш - глубина шахты, см;

hб - высота подового блока, см.

Нк =3 + 5 * 6,5 + 3 + ____ +____ = _____см

Принимаем катодный кожух контрфорсного типа с днищем. Число контрфорсов равно 20, по 10 с каждой продольной стороны. Стенки катодного кожуха изготавливаются из листовой стали толщиной 10 мм, днище - 12мм.

Кожух снаружи укреплен поясами жесткости из двутавровых балок или швеллеров.

Делись добром ;)