Конструктивный расчет ванн (стр. 1 из 2)
Курсовая работа на тему:
Конструктивный расчет ванн
Содержание
1) Конструктивный расчет
1.1 На основании этих данных определяем размеры анода.
1.2 Размеры шахты ванны
1.3 Конструкция подины
1.4 Внутренние размеры катодного кожуха.
1.5 Наружные размеры катодного кожуха
2) Материальный расчет
2.1 Расходные нормы
2.2 Расходная часть
3) Электрический расчет
3.1 Определяем падение напряжения в анодном устройстве
3.1.1 Падение напряжения в стояках
3.1.2 Определяем падение напряжения в анодных шинах
3.1.3 Определяем падение напряжения в анодных спусках
3.1.4 Определяем падение напряжения в самообжигающемся аноде
3.1.5 Определяем падение напряжения в контактах анодного узла
3.1.6 Падение напряжений в анодном устройстве определяется суммой всех падений напряжения в аноде
3.2 Падение напряжения в электролите
3.3 Падение напряжения в катодном устройстве
3.3.1 Падение напряжения в подине
3.3.2 Падение напряжения в стержнях не заделанных в подину
3.3.3 Падение напряжения в катодных спусках
3.3.4 Падение напряжения в катодных шинах
3.3.5 Падение напряжения в контактах
3.4 Падение напряжения за счет анодных эффектов
3.5 Греющее напряжение
3.6 Рабочее напряжение
3.7 Среднее напряжение
3.8 Определяем основные показатели
4) Тепловой расчет
4.1 Приход
4.1.1 Тепло от электроэнергии
4.1.2 Тепло от сгорания анода
4.1.3 Суммарный приход тепла
4.2 Расход тепла
4.2.1 На разложение глинозема
4.2.2 С выливкой металла
4.2.3 Унос тепла с газами
4.2.4 Потери тепла с поверхности электролизера
5) Расчет числа электролизеров в серии
1) Конструктивный расчет
Конструктивный расчет выполняется для определения размеров конструктивных элементов ванн, для этого необходимы следующие показатели: сила тока на ванне, анодная плотность тока. Анодную плотность тока принимаем 0,78 А/см2
1.1 На основании этих данных определяем размеры анода
,где: I- сила тока, А, dA- плотность тока, А/см2
ВА - ширина анодного массива принимаем 210 см, тогда длина анодного массива будет:
НА - высота анодного массива:
НА= hконуса спекания + hжидкой части = 135 + 45 =180 см
1.2 Размеры шахты ванны
Внутренние размеры шахты ванны определяются исходя из размеров анодного массива и расстояния до боковой футеровки, которое составляет: по продольной стороне 55см, а по торцевой 50см.
Ширина шахты - ВШ
ВШ = ВА + 2 · 55 = 210 + 110= 320 см
Длина шахты - LШ
LШ = LАМ + 2 · 50 = 427,4 + 100 = 527,4 см
Глубина шахты - НШ
НШ = hМЕ + hЭЛ = 30 + 20 =50 см
1.3 Конструкция подины
Число блоков. В настоящее время длина катодных блоков 60 - 220 см, шириной 55 см, высотой 40 см, ширина угольной засыпки 4 см. Отсюда число катодных блоков в ряду будет равно:
а - размер набоечного шва в торцах
b - Размер набоечного шва по продольным сторонам
,где L1 и L2 длина катодных блоков, см
1.4 Внутренние размеры катодного кожуха.
Определяются размерами шахты ванны с учетом теплоизоляции
Длина катодного кожуха LКОЖ.
LКОЖ. = LШ + 2 (20 + hТЕПЛ) = 527,4 + 2 (20 + 8) = 583,4 см
Ширина катодного кожуха ВКОЖ.
ВКОЖ. = ВШ + 2 (20+8) = 320 + 56 = 376 см
Высота кожуха НКОЖ.
НКОЖ. = НШ + НБ + 6,5 + 5 = 50 + 40 + 11,5 = 101,5 см
1.5 Наружные размеры катодного кожуха
Наружная длина LКОЖ.Н.
LКОЖ.Н. = LКОЖ. + (2 · 40) = 583,4 + 80 = 663,4 см
Наружная ширина кожуха ВКОЖ.Н.
ВКОЖ.Н. = ВКОЖ. + (2 · 40) = 376 + 80 = 456 см
2) Материальный расчет
Проводится для определения производительности электролизера и расхода сырья на производство алюминия. Исходными данными является сила тока, выход по току и расходные нормы по сырьевым материалам и анодной массе.
ηi- выход по току, принимаем 0,9
I- сила тока 70000 А
2.1 Расходные нормы
AI2O3 - 1,92 - 1,93 т/т AI - Рг
Анодная масса - 0,5 т/т AI - Ра
Фторсоли 0,057 т/т AI - Рф 2.1 Приходная часть
Производительность электролизера определяется по формуле
Р AI = С · I · ηi · 10-3,где С - электрохимический эквивалент, 0,336 г/А·ч
Р AI = 0,336 · 70000 · 0,9 · 0,001 = 21,17 кг/ч
Определяем приход материалов в ванну
Р AI2O3 = Р AI · Рг = 21,17 · 1,92 = 40,65 кг
РАНОД = Р AI · Ра = 21,17 · 0,5 = 10,6 кг
РФТОР = Р AI · РФ = 21,17 · 0,057 = 1,21 кг
2.2 Расходная часть
Анодные газы
Количество СО и СО2.
NСО и NСО2 - мольные доли СОи СО2 в анодных газах, NСО - 0,4, а NСО2 - 0,6.
Весовое количество СО и СО2
РСО2 = МСО2 · 44 = 0,44 · 44 = 19,36 кг
РСО = МСО · 28 = 0,29 · 28 = 8,12 кг
Потери глинозема ΔР AI2O3.
ПAIп, т - практический и теоретический расход глинозема, т/т AI
ΔР AI2O3 = Р AI (ПAIп - ПAIт) = 21,17 · (1,92 - 1,89) = 0,635 кг
Потери фторсолей ΔРФТОР.
ΔРФТОР = РФТОР = 1,21 кг
Потери углерода РС = (МСО + МСО2) · 12 = (0,29 + 0,44) · 12 = 8,76 кг
ΔРС = РАНОД - РС = 10,6 - 8,76 = 1,84 кг
Таблица материального баланса.
3) Электрический расчет
Цель: определение конструктивных размеров ошиновки, определение падения напряжения на всех участках цепи, составление баланса напряжений. Определение рабочего греющего и среднего напряжения. Определение выхода по энергии и удельного расхода по электроэнергии.
dAI = 0,415 A/мм2 = 41,5 A/см2
dCu = 0,7 A/мм2 = 70 A/см2
dFe = 0,18 A/мм2 = 18 A/см2
3.1 Определяем падение напряжения в анодном устройстве
3.1.1 Падение напряжения в стояках
,где:
I- сила тока, А
ρt- удельное сопротивление проводника, Ом · см
а - длина участка шинопровода, см
SОб - общее сечение проводника, см2
SЭК -экономически выгодное сечение стояка, см2
nШ - число алюминиевых шин, шт
,где:
SПР - практическое сечение одной шины, см2
SОб - общее сечение стояка, см2
SОб = nШ · SПР = 6 · (43 · 6,5) = 1677 см2
ρtAI- удельное сопротивление алюминиевых шин
ρtAI= 2,8 (1 + 0,0038 · t) · 10-6 Ом · см,
где t из практических данных 60 ° С
ρtAI= 2,8 (1 + 0,0038 · 60) · 10-6 = 3,44 · 10-6 Ом · см
высота стояка а - из практических данных 265 см
3.1.2 Определяем падение напряжения в анодных шинах
Общее сечение анодных шин
SОб= SОб ст = nШ · SПР = 6 · (43 · 6,5) = 1677 см2
Удельное сопротивление АI шин при t = 80 ° С
ρtAI= 2,8 (1 + 0,0038 · 80) · 10-6 = 3,65 · 10-6 Ом · см
Длина анодных шин принимается равная длине кожуха + 100 см
LА.Ш. = LКОЖ + 100см = 583,4 + 100 = 683,4 см
Падение напряжения в анодных шинах
Определяем количество рабочих штырей
,
где:
2 - количество рабочих рядов, шт
Р - периметр анода, см
Р = 2 · (LА + ВА) = 2 · (210 + 427,4) = 1274,8 см
Определяем среднее сечение штыря
Определяем средний диаметр штыря
Длина штыря 105см
3.1.3 Определяем падение напряжения в анодных спусках
Удельное сопротивление анодных спусков при t = 150 ° С
ρtCu= 1,82 · (1 + 0,004 · 150) · 10-6 = 2,9 · 10-6 Ом · см
Сечение анодных спусков
При длине анодных спусков 210 см определяем падение напряжения
Определяем количество медных шинок приходящихся на 1 штырь, если сечение одной шинки 1см2
3.1.4 Определяем падение напряжения в самообжигающемся аноде
Определяется по формуле
Где:
ВА - ширина анода, см
SА - площадь анода, см2
К - количество штырей, шт
lСР - среднее расстояние от токоведущих штырей до подошвы анода - 45см
ρt- удельное электро сопротивление анода 0,007 Ом · см