2.2 Конструктивный расчет электролизера

В задачу конструктивного расчета входит определение основных размеров электролизера.

2.2.1 Расчёт анодного устройства электролизера

Площадь анода Sа, см² определяется по формуле:

Sа = I/ d_a (2.15)

где I – сила тока, А;

d_a- анодная плотность тока, А/см²

Sа = 177 700 / 0,73=243 425 см²

В электролизёре типа С-8БМ анода имеет прямоугольное сечение, его ширина В_а=285 см. Тогда длина анода La, см составит:

(2.16)

La = кг

Расчёт токоподводящих штырей осуществляется по силе тока и допустимой плотности тока в стальной части штыря, равной d_ш=0,2 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

Штыри имеют форму усеченного конуса, поэтому расчёт ведём по среднему диаметру D_ш, мм:

(2.17)

D_ш = мм

Площадь круглого сечения одного штыря S_ш, мм² составит:

S_ш (2.18)

S_ш = мм²

Общая площадь сечения всех штырей S_О, мм² определяется по формуле:

S_О = I / d_ш (2.19)

где I - сила тока, А;

d_ш - 0,2 А/мм², допустимая плотность тока в стальной части штыря.

S_О = мм²

Зная площадь сечения всех штырей и площадь сечения одного штыря можно определить их количество, К:

К = S_О / S_ш (2.20)

К = 888 500/11 116,4=80 шт

Штыри на анодной раме располагаются в 4 ряда, поэтому их количество должно быть кратно 4. Принимаю 80 штырей в аноде.

2.2.2 Расчёт катодного устройства

Катодное устройство электролизёра предназначено для создания необходимых условий для протекания процесса электролиза в криолитоглиноземном расплаве. Катодное устройство состоит из

Внутренние размеры шахты электролизера рассчитывают исходя из длины анода (формула 16) и принятых расстояний от анода до стенок боковой футеровки (Рисунок 1). Для электролизёра типа С-8БМ установлено, что расстояние

- от продольной стороны анода до футеровки, а = 65 см

- от торца анода до футеровки, в = 55 см.

285 415

55 850 см

960 см

Р исунок 5 - Схема анода и шахты электролизёра

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

Lш = Lа + 2*в; (2.21)

Lш =850 + 2 * 55 =960см

Вш = Ва + 2*а (2.22)

Вш =285 + 2*65 = 415 см

Катодное устройство электролизёра имеет сборно-блочную подину, смонтированную швом вперевязку из коротких и длинных прошивных блоков. Отечественная промышленность выпускает катодные блоки высотой h_б = 40 см, шириной b_б = 55 см, и длиной l _б от 110 до 400 см. Применяют катодные блоки:

- короткие l _кб = 160 см

- длинные l _дб = 220 см

Число секций в подине, Nс определяют исходя из длины шахты:

Nс = (2.23)

где b_б – ширина подового блока;

с – ширина шва между блоками, 4 см.

16 шт

Число катодных блоков N_б, равно:

N_б = N_{с *} 2 (2.24)

N_б = 16*2=32шт

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 = (2.25)

Bт = = 10см

- по продольным сторонам, bп:

bп = (2.26)

bп = см

Глубина шахты электролизёра С-8БМ равна 56,5 см.