1.2.3 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 = 965 + 2 (20 + 3,5) = 1012
Ширина катодного кожуха Вк, см:
Вк = Вш + 2 (Пу + 5), (28)
где: Вщ - ширина шахты, см;
5 – толщина теплоизоляционной засыпки в продольных сторонах электролизёра, см.
Вк = 412 + 2 (20+5) = 462
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 + 56,5 +40 = 135см
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.
1.3 Электрический баланс электролизёра
Электрический расчёт электролизера заключается в определении всех составляющих падения напряжения на электролизёре, включая напряжение разложения глинозёма и долю падения напряжения при анодных эффектах.
Среднее напряжение UСР.,В на электролизёре определяет общий расход электроэнергии на производство алюминия и равно(В):
Uср = Ер + Uа + Uп + ∆Uаэ + Uэл + Uо + Uоо, (30)
где ЕР - напряжение разложении глинозема (или ЭДС поляризации) 1,5 В;
UА - падение напряжения в анодном устройстве,
UП - падение напряжения в подине,
∆UАЭ – доля увеличения напряжения при анодных эффектах,
UЭЛ - падение напряжения в электролите,
UО - падение напряжения в ошиновке электролизёра,
UОО - падение напряжения в общесерийной ошиновке.
1.3.1 Падение напряжения в анодном устройстве
Падение напряжения в анодном устройстве состоит из суммы падений напряжения в ошиновке, контактах и теле анода. Для определения падения напряжения в теле анода с верхним токоподводом пользуются уравнением, предложенным М.А. Коробовым.
, (31)
где Sa - площадь анода, см2, (15);
К - количество токоподводящих штырей, шт;
Lср - среднее расстояние от подошвы анода до концов токоподводящих штырей, принимаем 30 см.
da - анодная плотность тока, 0,71 А/см2;
ρа - удельное электросопротивление анода в интервале температур 750 -950 °С равно 8*10-3 Ом *см.
=0,461
В
1.3.2 Падение напряжения в подине
Падение напряжения в подине, смонтированной из прошивных блоков, определяется по уравнению М.А. Коробова и А.М. Цыплакова:
(32)
где lпр - приведенная длина пути тока- 28,4 см;
ρбл - удельное сопротивление прошивных блоков принимаем 3,72 * 10-3 Ом *см.;
Вш - половина ширины шахты ванны 206, см;
Вбл - ширина катодного блока с учетом набивного шва -54, см;
a - ширина настыли, равна расстоянию от продольной стороны анода до боковой футеровки, 65 см;
Scт – площадь сечения блюмса -377см2;
da - анодная плотность тока-0,71 А/см2.
Приведенную длину пути тока по блоку lпр, см определяем по уравнению:
(33)
где hбл - высота катодного блока;
hст - высота катодного стержня, 14,5 см;
Вст - ширина катодного стержня, 26 см
см
Ширина катодного блока с учетом набивного шва Вбл,см равна:
Вбл = bб + с, (34)
где bб – ширина подового блока;
с – ширина набивного шва между блоками.
Вбл = 50 + 4 = 54
Площадь сечения катодного стержня с учетом заделки равна:
Sст = hст * Вст (35)
Sст = 14,5 * 26 = 377см2
Тогда падение напряжения в подине UП, В составит (формула 32):
=0,252
В