1.2 Конструктивный расчет

В задачу конструктивного расчета входит определение основных размеров электролизера.

1.2.1 Анодное устройство электролизера

Площадь сечения анода Sа определяется по формуле:

_, (15)

где I – сила тока, А;

d_a- анодная плотность тока, А/см²

см²

Ширина анода В_а, см, для электролизёра С8БМ, принимаем 285 см. Тогда длина анода La, см имеющего прямоугольное сечение составит:

(16)

=865 см

Расчёт штырей, с помощью которых ток подводится к телу анода, осуществляется по силе тока и плотности тока в стальной части штыря принимаю равной dш = 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 S_О., мм² определяются:

(17)

мм²

Штыри имеют форму усеченного конуса, поэтому расчёт ведём по среднему диаметру.

(18)

мм

Площадь сечения одного штыря S_ш, мм² имеющего круглое сечение составит:

(19)

мм²

где D_Ш – средний диаметр штыря, мм

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

(20)

,86

Штыри на анодной раме располагаются в 4 ряда, количество их кратно 4, поэтому принимаю 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 слоя 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 определяются:

Lш =Lа + 2*в; (21)

Lш = 865 + 2 * 50 = 965 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 h_б = 40 см , шириной b_б = 50 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, N_с определяют исходя из длины шахты:

(23)

где b_б – ширина подового блока;

с – ширина шва между блоками, 4 см.

В шахту можно монтировать только 17 секций (рядов) подовых блоков

Рисунок 2 Схема подины электролизёра

Число катодных блоков N_б, равно:

N_б = N_{с *} 2 (24)

N_б = 17* 2 =34

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, b_т,

b_т = (25)

b_т = = 51см

- по продольным сторонам, b_п:

см