Зміст
Введення
1 Технологічна частина
2 Розрахункова частина
2.1 Конструктивний розрахунок
2.2 Матеріальний розрахунок
2.3 Електричний розрахунок
2.4 Енергетичний розрахунок
Список літератури
Введення
Основоположниками електричного способу виробництва алюмінію є Поль Еру у Франції і Чарльз Холл в США.
23 квітня 1886 Поль Еру і 9 липня того ж року Чарльз Холл заявили, незалежно один від одного аналогічні патенти на спосіб отримання алюмінію електролізом глинозему, розчиненого в розплавленому кріоліті. Ці дати можна вважати початком виникнення алюмінієвої промисловості. У наступні роки електролітичне виробництва алюмінію стало розвиватися надзвичайно інтенсивно.
До початку поточного сторіччя виробництво алюмінію існувало в шести країнах: Швейцарії, Франції, США, Німеччини, Англії та Австрії. В даний час виробництво алюмінію здійснюється на понад сто електролізних і глиноземних заводів світу.
Алюмінієва промисловість, створена в нашій країні, займає одне з провідних місць у світі, як за обсягами виробництва, так і з технічної оснащеності. У серпні 1929 року уряд прийняв рішення про будівництво першого в СРСР алюмінієвих заводів.
Найбільший розвиток, алюмінієва промисловість, отримала з введенням в дію потужних алюмінієвих заводів, обладнаними електролізерами з верхнім струмовідводом і, особливо, таких гігантів кольорової металургії як Братський і Красноярський алюмінієві заводи. На базі електроенергії гідроелектростанцій річок Сибіру і Волги були пущені заводи: Волгоградський (1959г.), Іркутський (1962г.), Красноярський (1964р.), Братський (1966р.) і д.р.
В даний час істотно змінюється технологічна оснащеність алюмінієвих заводів, характерні не тільки високі темпи зростання виробництва металу, але й прагнення до максимальної механізації трудомістких процесів уловлення та регенерації солей, фтору, переходу від випуску чушкового металу до виробництва напівфабрикатів, широкого використання систем управління, максимальної раціоналізації процесу електролізера.
Технологічне переозброєння алюмінієвих заводів висуває їх до числа найбільш досконалих у світовій алюмінієвій промисловості.
1. Технологічна частина
Електроліз алюмінію є матеріаломістким процесом. В якості основної сировини для виробництва алюмінію використовується глинозем. Глинозем повинен бути чистим, містити мінімальну кількість вологи, добре розчинятися в електроліті, не давати опадів у електролізері на подині і мати низьку ступінь пилення.
Основним середовищем, в якій протікає процес електролізу, є електроліт. Основними компонентами є кріоліт (Na 3 Al F 6), фтористий алюміній (Al F 3) і глинозем (Al 2 О 3). Електроліт промислових електролізерів відрізняється від кріоліту деяким надлишком фтористого алюмінію, що характеризується кріолітовим ставленням електроліту (К.О.), молекулярним відношенням NaF: Al F 3.
Крім основних компонентів, електроліт містить в невеликих кількостях деякі інші речовини, що утворюються за рахунок домішок, що вносяться з сировиною або вводяться спеціально для поліпшення фізико-хімічних властивостей розплаву СаF 2, MgF 2, NaCe, LiF.
Для чистого кріоліту К.О. = 3, електроліт з таким К.О. вважається нейтральним. Електроліти, що містять надлишок NaF і К.О. > 3 - називаються лужними, а електроліти, що мають надлишок AI F 3 та К.О. <3 називаються кислотними.
На практиці К.О. електролітів підтримується 2,6 - 2,8. Це забезпечується надлишком NaF в електроліті в кількості 2,5 - 5%. На передових заводах експлуатують електролізери з обпаленими анодами, електроліти ще більш кислі - К.О. підтримують 2,2 - 2,4.
Склад електроліту
Na 3 Al F 6 (кріоліт) 70 - 90%;
Al 2 О 3 (оксид алюмінію) 1 - 10%;
СаF 2, MgF 2 від 6 - 9%.
Процес електролізу алюмінію проводять при t 0955 - 965 0 C .
Нормальна робота алюмінієвих електролізних ванн характеризується параметрами енергетичного і технологічного режиму, розрахованими при проектуванні в залежності від конструктивних особливостей електролізера. До цих параметрів відносяться:
Сила струму - встановлюється в залежності від розмірів, конструкції і технологічного стану електролізерів.
Середня напруга - обчислюється за показаннями серійних лічильників вольт / годин.
Робоча напруга - контролюється за показаннями вольтметрів і підтримується в межах, що визначаються робочими технологічними інструкціями.
Середня напруга - складається з робочої напруги, напруги анодних ефектів і перепаду напруги в ошиновці між електролізерами.
Кількість технологічного алюмінію - у електролізері характеризується висотою стовпа (рівня) металу в шахті ванни. Рівень металу в силу висотою теплопровідності алюмінію дозволяє регулювати тепловіддачу електролізера.
Кількість електроліту - теж характеризується його рівнем у шахті ванни. Практика показує, що оптимальний рівень електроліту знаходиться в межах 150 - 180мм., Для самообжігающіхся анодів.
Анодні ефекти - підрозділяють на тьмяні (менше 10В.), Середні (менше 25В.), Ясні (більш 25В.). Анодні ефекти справляють істотний вплив на тепловий режим електролізера.
Форма робочого простору - нормально працюючого електролізера характеризується обов'язковою наявністю захисного гарнісажем в зоні електроліту, круто падаючої настилу в зоні металу і відсутністю осаду і Настя на подині під анодом.
Перепад напруги - в подині електролізера багато в чому залежить від форми робочого простору ванни і визначається шляхом вимірювання приладами, складає 0,3 - 0,4 В.
Основними технологічними параметрами, що визначають правильність формування самообжігающегося анода, є висота конуса стікання, рівень і температура рідкої анодної маси.
Для конструкції з верхнім токоподвода - мінімальна відстань від штирів до підошви анода, число горизонтів, на яких встановлені штирі, висота виступаючих частин конструкцій, які застосовуються для охолодження рідкої частини анода.
2. Розрахункова частина
2.1 Конструктивний розрахунок електролізера
Сила струму (J) 155 кА;
Анодна щільність (d a) 0,68 А / см 2;
Ширина анода (У a) 2750мм.;
Висота конуса спікання (h к) 1300мм.;
Висота рівня рідкої анодної маси (h ж) 350мм.;
Рівень електроліту (h е.) 180мм.;
Рівень металу (h м) 300мм.;
Товщина кірки електроліту (h ч)-50мм.
При конструктивному розрахунку визначаються основні розміри електролізера.
Визначення розмірів анода
За заданою силі струму J = 155кА, і анодної щільності струму d a = 0,68, визначеної за залежності струму d a = 0,68, визначеної за залежно анодної щільності від Алли струму, визначаємо площу перерізу анода:
Прийнявши ширину анода
Висота анода
і висоти конуса спікання:
Внутрішні розміри шахти
Їх визначають з урахуванням знайдених розмірів анода і вибраного відстані анода від бічної і торцевою стінок бортовий футеровки кожуха.
Відстань від поздовжньої боку анода до бічної футеровки
до торцевої футеровки
1. Внутрішня сторона шахти ванни
2. Внутрішня довжина шахти ванни
3. Глибина шахти ванни
Визначаємо рівнем технологічного
рівнем електроліту
товщиною кірки електроліту з глиноземом
Розрахунок анодних штирів
Довжина сталевої частини штиря 1950мм.
Діаметр верхньої частини 138мм.
Діаметр нижньої частини 100мм.
Довжина конусної частини 1080мм.
Довжина штиря зі штангою 2700мм.
Довжина алюмінієвої частини 750мм.
Визначаємо середній діаметр штиря:
Середнє значення штиря:
Загальне перетин гачків у аноді:
Щільність струму в сталевої частини штирів:
Середня струмова навантаження на 1 штир, приймається 2160А (max 2200A).
Конструкція катода
Основні розміри конструктивних елементів сборноблочного катодного пристрою визначається знайденими геометричними розмірами випускаються промисловістю прошивних вугільних блоків і сталевих струмопровідних стрижнів.
Розміри подових блоків вибираємо:
400 х 500 х 2000
де
Подові секції укладають у подину з шириною шва
Кількість катодних секцій
тому що відстань між катодними секціями, буде за таких даних занадто мало, приймаємо
Відстань між катодними блоками і бічний футеровкой шахти:
Відстань між катодними блоками і бічними блоками в торцях шахти
Размет катодного кожуха залежать від геометричних розмірів шахти ванни і товщини шару футеровочних і теплоізоляційних матеріалів.
азбестовий лист, товщина
шамотна крупка засипка
Цегляна футеровка включає Р рядів шамотної і Q рядів легковісного шамотної цегли, лише 4-6 рядів.
Вуглецева подушка з подової маси
Розрахунок внутрішнього розміру кожуха
Внутрішні розміри визначаються внутрішніми розмірами шахти ванни і товщиною шару теплоізоляційних матеріалів. За умови застосування як бічний футеровки вугільних плит товщиною 200мм. і теплоізоляційного шару завтовшки 50мм., а для подини шахти ванни, крім катодних блоків висотою 400мм. теплоізоляційного шару з 5 рядів цегли по 65мм.
Внутрішні розміри катодного кожуха складуть:
довжина
ширина
висота
Розрахунок щільності струму в одному катодному стрижні
Вибираємо катодні стрижні розміром 115 х 230 х 2590, катодні блоки 30 штук.
Отримані дані оформляємо в зведену таблицю № 1.
Таблиця 1 - Зведені дані
2.2 Матеріальний розрахунок електролізера
При виробництві алюмінію в процесі електролізу кріалітно-глиноземного розплаву витрачається глинозем і вугільний анод з утворенням газоподібних оксидів і двоокису вуглецю. Крім того, в результаті випаровування електроліту і розкладання його складових хімічними сполуками, які надходять у вигляді домішок, а також у результаті пилеуноса вентиляційними газами з процесу постійно вибуває деяка кількість фтористих солей і глинозему. У разі застосування самообжігающегося анода, частина анодної маси вибуває з процесу у вигляді летких складових її коксування.
При матеріальному розрахунку визначають продуктивність електролізера і витрата сировини на виробництво алюмінію.
продуктивність електролізера (Р), при силі струму J = 155А і прийнятому виході за струмом
де 0,3354 - електрохімічний еквівалент для
Р = 44,79 кг / м - така кількість
Витратні коефіцієнти
Таблиця 2 - Витратні коефіцієнти
На отримання
глинозему
1,920 * 44,79 = 85,99 кг / ч.
свіжого кріоліту
0,002 * 44,79 = 0,0896 кг / ч.
фтористого алюмінію
0,028 * 44,79 = 1,25 кг / год
кріоліту вторинного
0,047 * 44,79 = 2,1 кг / ч.
анодної маси
0,530 * 44,79 = 23,74 кг / ч.
Разом: 113,17 кг / ч.
При отриманні
44,79 / 54 * 48 = 39,8 кг.
З цієї кількості кисню перейде до складу
Витрата кількості вуглецю, який окислюється киснем, що виділяються в результаті електрохімічного розкладу глинозему, приймаємо складу анодних газів.
Втрати глинозему складають:
(1,92 - 1,89) * 44,79 = 1,34 кг / год
де 1,89 - теоретичний витрата глинозему.
Звідси відлічуємо кількість вуглецю пов'язаного двоокис вуглецю
в окис вуглецю СО (чадний газ)
де 16; 12 - молекулярна маса
Таким чином при отриманні 44,79 кг / ч.
Втрати анодної маси з летючими при коксуванні
0,530 * 44,79 * 0,3 * (1 - 0,8) = 1,42 кг / год
з вугільною піною:
0,530 * 44,79 * 0,06 = 1.42кг / ч.
з домішками: (зола
0,530 * 44,79 - (1,42 + 1,42)] * (1 - 0,96) = 0,89 кг / год
Втрати фторсолей на просочення вугільної подини
ширина подини; ВШ 4050
ширина анода; L ш 9440
питома просочення подини 230
коефіцієнт перерахунку Fu кріоліту 1,842
термін служби електролізера 4 * 365 * 24
Втрати фтору з вугільної піни
0,060 * 44,79 * 0,7 = 1,88 кг / год
де 0,060 - вихід піни з анодної маси;
0,7 - вміст фторсолей у вугільній піні.
Втрати фтору в атмосферу корпусу електролізера
фтористий алюміній 1,25
свіжий кріоліт 0,09
витрата кріоліту вторинного 2,1
(0,09 + 1.25 + 2,1) - (0,4 + 1,88) * 0,2 = 0,23
де 0,40 - втрати на просочення вугільної подини;
1,88 - втрати F з вугільної піни;
0,2 - коефіцієнт газів що йдуть в атмосферу.
Втрати фтору в газоочистку
(0,09 + 1,25 + 2,1) - (0,41 + 1,88) * 0,8 = 1,6 кг / ч.
де 0,8 - 80% ККД початкового укриття по фтору.
За проведеними розрахунками складаємо матеріальний баланс процесу електролізу на один електролізер.
Таблиця 3 - Матеріальний баланс електролізера на силу струму 155000А
Введення
1 Технологічна частина
2 Розрахункова частина
2.1 Конструктивний розрахунок
2.2 Матеріальний розрахунок
2.3 Електричний розрахунок
2.4 Енергетичний розрахунок
Список літератури
Введення
Основоположниками електричного способу виробництва алюмінію є Поль Еру у Франції і Чарльз Холл в США.
23 квітня 1886 Поль Еру і 9 липня того ж року Чарльз Холл заявили, незалежно один від одного аналогічні патенти на спосіб отримання алюмінію електролізом глинозему, розчиненого в розплавленому кріоліті. Ці дати можна вважати початком виникнення алюмінієвої промисловості. У наступні роки електролітичне виробництва алюмінію стало розвиватися надзвичайно інтенсивно.
До початку поточного сторіччя виробництво алюмінію існувало в шести країнах: Швейцарії, Франції, США, Німеччини, Англії та Австрії. В даний час виробництво алюмінію здійснюється на понад сто електролізних і глиноземних заводів світу.
Алюмінієва промисловість, створена в нашій країні, займає одне з провідних місць у світі, як за обсягами виробництва, так і з технічної оснащеності. У серпні 1929 року уряд прийняв рішення про будівництво першого в СРСР алюмінієвих заводів.
Найбільший розвиток, алюмінієва промисловість, отримала з введенням в дію потужних алюмінієвих заводів, обладнаними електролізерами з верхнім струмовідводом і, особливо, таких гігантів кольорової металургії як Братський і Красноярський алюмінієві заводи. На базі електроенергії гідроелектростанцій річок Сибіру і Волги були пущені заводи: Волгоградський (1959г.), Іркутський (1962г.), Красноярський (1964р.), Братський (1966р.) і д.р.
В даний час істотно змінюється технологічна оснащеність алюмінієвих заводів, характерні не тільки високі темпи зростання виробництва металу, але й прагнення до максимальної механізації трудомістких процесів уловлення та регенерації солей, фтору, переходу від випуску чушкового металу до виробництва напівфабрикатів, широкого використання систем управління, максимальної раціоналізації процесу електролізера.
Технологічне переозброєння алюмінієвих заводів висуває їх до числа найбільш досконалих у світовій алюмінієвій промисловості.
1. Технологічна частина
Електроліз алюмінію є матеріаломістким процесом. В якості основної сировини для виробництва алюмінію використовується глинозем. Глинозем повинен бути чистим, містити мінімальну кількість вологи, добре розчинятися в електроліті, не давати опадів у електролізері на подині і мати низьку ступінь пилення.
Основним середовищем, в якій протікає процес електролізу, є електроліт. Основними компонентами є кріоліт (Na 3 Al F 6), фтористий алюміній (Al F 3) і глинозем (Al 2 О 3). Електроліт промислових електролізерів відрізняється від кріоліту деяким надлишком фтористого алюмінію, що характеризується кріолітовим ставленням електроліту (К.О.), молекулярним відношенням NaF: Al F 3.
Крім основних компонентів, електроліт містить в невеликих кількостях деякі інші речовини, що утворюються за рахунок домішок, що вносяться з сировиною або вводяться спеціально для поліпшення фізико-хімічних властивостей розплаву СаF 2, MgF 2, NaCe, LiF.
Для чистого кріоліту К.О. = 3, електроліт з таким К.О. вважається нейтральним. Електроліти, що містять надлишок NaF і К.О. > 3 - називаються лужними, а електроліти, що мають надлишок AI F 3 та К.О. <3 називаються кислотними.
На практиці К.О. електролітів підтримується 2,6 - 2,8. Це забезпечується надлишком NaF в електроліті в кількості 2,5 - 5%. На передових заводах експлуатують електролізери з обпаленими анодами, електроліти ще більш кислі - К.О. підтримують 2,2 - 2,4.
Склад електроліту
Na 3 Al F 6 (кріоліт) 70 - 90%;
Al 2 О 3 (оксид алюмінію) 1 - 10%;
СаF 2, MgF 2 від 6 - 9%.
Процес електролізу алюмінію проводять при t 0955 -
Нормальна робота алюмінієвих електролізних ванн характеризується параметрами енергетичного і технологічного режиму, розрахованими при проектуванні в залежності від конструктивних особливостей електролізера. До цих параметрів відносяться:
Сила струму - встановлюється в залежності від розмірів, конструкції і технологічного стану електролізерів.
Середня напруга - обчислюється за показаннями серійних лічильників вольт / годин.
Робоча напруга - контролюється за показаннями вольтметрів і підтримується в межах, що визначаються робочими технологічними інструкціями.
Середня напруга - складається з робочої напруги, напруги анодних ефектів і перепаду напруги в ошиновці між електролізерами.
Кількість технологічного алюмінію - у електролізері характеризується висотою стовпа (рівня) металу в шахті ванни. Рівень металу в силу висотою теплопровідності алюмінію дозволяє регулювати тепловіддачу електролізера.
Кількість електроліту - теж характеризується його рівнем у шахті ванни. Практика показує, що оптимальний рівень електроліту знаходиться в межах 150 - 180мм., Для самообжігающіхся анодів.
Анодні ефекти - підрозділяють на тьмяні (менше 10В.), Середні (менше 25В.), Ясні (більш 25В.). Анодні ефекти справляють істотний вплив на тепловий режим електролізера.
Форма робочого простору - нормально працюючого електролізера характеризується обов'язковою наявністю захисного гарнісажем в зоні електроліту, круто падаючої настилу в зоні металу і відсутністю осаду і Настя на подині під анодом.
Перепад напруги - в подині електролізера багато в чому залежить від форми робочого простору ванни і визначається шляхом вимірювання приладами, складає 0,3 - 0,4 В.
Основними технологічними параметрами, що визначають правильність формування самообжігающегося анода, є висота конуса стікання, рівень і температура рідкої анодної маси.
Для конструкції з верхнім токоподвода - мінімальна відстань від штирів до підошви анода, число горизонтів, на яких встановлені штирі, висота виступаючих частин конструкцій, які застосовуються для охолодження рідкої частини анода.
2. Розрахункова частина
2.1 Конструктивний розрахунок електролізера
Сила струму (J) 155 кА;
Анодна щільність (d a) 0,68 А / см 2;
Ширина анода (У a) 2750мм.;
Висота конуса спікання (h к) 1300мм.;
Висота рівня рідкої анодної маси (h ж) 350мм.;
Рівень електроліту (h е.) 180мм.;
Рівень металу (h м) 300мм.;
Товщина кірки електроліту (h ч)-50мм.
При конструктивному розрахунку визначаються основні розміри електролізера.
Визначення розмірів анода
За заданою силі струму J = 155кА, і анодної щільності струму d a = 0,68, визначеної за залежності струму d a = 0,68, визначеної за залежно анодної щільності від Алли струму, визначаємо площу перерізу анода:
Прийнявши ширину анода
Висота анода
і висоти конуса спікання:
Внутрішні розміри шахти
Їх визначають з урахуванням знайдених розмірів анода і вибраного відстані анода від бічної і торцевою стінок бортовий футеровки кожуха.
Відстань від поздовжньої боку анода до бічної футеровки
до торцевої футеровки
1. Внутрішня сторона шахти ванни
2. Внутрішня довжина шахти ванни
3. Глибина шахти ванни
Визначаємо рівнем технологічного
рівнем електроліту
товщиною кірки електроліту з глиноземом
Розрахунок анодних штирів
Довжина сталевої частини штиря 1950мм.
Діаметр верхньої частини 138мм.
Діаметр нижньої частини 100мм.
Довжина конусної частини 1080мм.
Довжина штиря зі штангою 2700мм.
Довжина алюмінієвої частини 750мм.
Визначаємо середній діаметр штиря:
Середнє значення штиря:
Загальне перетин гачків у аноді:
Щільність струму в сталевої частини штирів:
Середня струмова навантаження на 1 штир, приймається 2160А (max 2200A).
Конструкція катода
Основні розміри конструктивних елементів сборноблочного катодного пристрою визначається знайденими геометричними розмірами випускаються промисловістю прошивних вугільних блоків і сталевих струмопровідних стрижнів.
Розміри подових блоків вибираємо:
400 х 500 х 2000
де
Подові секції укладають у подину з шириною шва
Кількість катодних секцій
тому що відстань між катодними секціями, буде за таких даних занадто мало, приймаємо
Відстань між катодними блоками і бічний футеровкой шахти:
Відстань між катодними блоками і бічними блоками в торцях шахти
Размет катодного кожуха залежать від геометричних розмірів шахти ванни і товщини шару футеровочних і теплоізоляційних матеріалів.
азбестовий лист, товщина
шамотна крупка засипка
Цегляна футеровка включає Р рядів шамотної і Q рядів легковісного шамотної цегли, лише 4-6 рядів.
Вуглецева подушка з подової маси
Розрахунок внутрішнього розміру кожуха
Внутрішні розміри визначаються внутрішніми розмірами шахти ванни і товщиною шару теплоізоляційних матеріалів. За умови застосування як бічний футеровки вугільних плит товщиною 200мм. і теплоізоляційного шару завтовшки 50мм., а для подини шахти ванни, крім катодних блоків висотою 400мм. теплоізоляційного шару з 5 рядів цегли по 65мм.
Внутрішні розміри катодного кожуха складуть:
довжина
ширина
висота
Розрахунок щільності струму в одному катодному стрижні
Вибираємо катодні стрижні розміром 115 х 230 х 2590, катодні блоки 30 штук.
Отримані дані оформляємо в зведену таблицю № 1.
Таблиця 1 - Зведені дані
| Найменування показників | Од. вимірювання | Значення |
| Сила струму | кА | 155 |
| Вихід по струму | % | 86 |
| Анодна щільність струму | а / см 2 | 0,68 |
| Кількість катодних блоків | шт. | 30 |
| Розмір анодного масиву | мм. | 8440 х 2750 |
| Розмір шахти | мм. | 9440 х 4050 |
| Глибина шахти | мм. | 550 |
| Кількість штирів | шт. | 72 |
При виробництві алюмінію в процесі електролізу кріалітно-глиноземного розплаву витрачається глинозем і вугільний анод з утворенням газоподібних оксидів і двоокису вуглецю. Крім того, в результаті випаровування електроліту і розкладання його складових хімічними сполуками, які надходять у вигляді домішок, а також у результаті пилеуноса вентиляційними газами з процесу постійно вибуває деяка кількість фтористих солей і глинозему. У разі застосування самообжігающегося анода, частина анодної маси вибуває з процесу у вигляді летких складових її коксування.
При матеріальному розрахунку визначають продуктивність електролізера і витрата сировини на виробництво алюмінію.
продуктивність електролізера (Р), при силі струму J = 155А і прийнятому виході за струмом
де 0,3354 - електрохімічний еквівалент для
Р = 44,79 кг / м - така кількість
Витратні коефіцієнти
Таблиця 2 - Витратні коефіцієнти
| Найменування | Значення |
| Глинозем | 1915-1920кг / м. |
| Кріоліт свіжий | 2кг / ч. |
| Фтористий алюміній | 26-28кг. |
| Кріоліт флотаційний | 45-47кг. |
| Анодна маса | 525-530кг. |
| Зміст газів, що відходять СО 2 СО | 60% 40% |
| Зміст вуглецю в анодному масі | 96% |
| Зміст сполучний ванн масі | 30% |
| Вихід вугільної піни | 30 кг / ч. |
| Зміст фторсолей у вугільній піні | 70% |
| Вихід піни з анодної маси | 6% |
| ККД підлогового укриття по фтору | 80% |
глинозему
1,920 * 44,79 = 85,99 кг / ч.
свіжого кріоліту
0,002 * 44,79 = 0,0896 кг / ч.
фтористого алюмінію
0,028 * 44,79 = 1,25 кг / год
кріоліту вторинного
0,047 * 44,79 = 2,1 кг / ч.
анодної маси
0,530 * 44,79 = 23,74 кг / ч.
Разом: 113,17 кг / ч.
При отриманні
44,79 / 54 * 48 = 39,8 кг.
З цієї кількості кисню перейде до складу
Витрата кількості вуглецю, який окислюється киснем, що виділяються в результаті електрохімічного розкладу глинозему, приймаємо складу анодних газів.
Втрати глинозему складають:
(1,92 - 1,89) * 44,79 = 1,34 кг / год
де 1,89 - теоретичний витрата глинозему.
Звідси відлічуємо кількість вуглецю пов'язаного двоокис вуглецю
в окис вуглецю СО (чадний газ)
де 16; 12 - молекулярна маса
Таким чином при отриманні 44,79 кг / ч.
Втрати анодної маси з летючими при коксуванні
0,530 * 44,79 * 0,3 * (1 - 0,8) = 1,42 кг / год
з вугільною піною:
0,530 * 44,79 * 0,06 = 1.42кг / ч.
з домішками: (зола
0,530 * 44,79 - (1,42 + 1,42)] * (1 - 0,96) = 0,89 кг / год
Втрати фторсолей на просочення вугільної подини
ширина подини; ВШ 4050
ширина анода; L ш 9440
питома просочення подини 230
коефіцієнт перерахунку Fu кріоліту 1,842
термін служби електролізера 4 * 365 * 24
Втрати фтору з вугільної піни
0,060 * 44,79 * 0,7 = 1,88 кг / год
де 0,060 - вихід піни з анодної маси;
0,7 - вміст фторсолей у вугільній піні.
Втрати фтору в атмосферу корпусу електролізера
фтористий алюміній 1,25
свіжий кріоліт 0,09
витрата кріоліту вторинного 2,1
(0,09 + 1.25 + 2,1) - (0,4 + 1,88) * 0,2 = 0,23
де 0,40 - втрати на просочення вугільної подини;
1,88 - втрати F з вугільної піни;
0,2 - коефіцієнт газів що йдуть в атмосферу.
Втрати фтору в газоочистку
(0,09 + 1,25 + 2,1) - (0,41 + 1,88) * 0,8 = 1,6 кг / ч.
де 0,8 - 80% ККД початкового укриття по фтору.
За проведеними розрахунками складаємо матеріальний баланс процесу електролізу на один електролізер.
Таблиця 3 - Матеріальний баланс електролізера на силу струму 155000А
| Прихід | ||
| Найменування | кг / год | % |
| Глинозем | 85,99 | 76 |
| Свіжий кріоліт | 0,0896 | 0,079 |
| Фтористий алюміній | 1,25 | 1,10 |
| Кріоліт вторинний | 2,1 | 1,86 |
| Анодна маса | 23,74 | 21 |
| Разом: | 113 | 100 |
| Витрата | ||
| Найменування | кг / год | % |
| Алюміній | 44,79 | 39,9 |
| Анодні гази | 41,1 17,4 | 36,6 15,4 |
| Втрати глинозему | 1,34 | 1,2 |
| Втрати анодної маси - З летючими з вугільною піною з домішками | 1,42 1,42 0,89 | 1,3 1,3 0,74 |
| Втрати фторсолей на просочення подини | 0,46 | 0,40 |
| Втрати фтору - З вугільною піною - В корпус - На газоочистку | 1,88 0,23 1,6 | 1,7 0,21 1,43 |
| Разом: | 112,5 | 100 |
2.3 Електричний розрахунок електролізера
Електричний розрахунок електролізера виконується з метою визначення гріє, середнього і робочої напруги.
Вихідні дані:
Сила струму 155кА
Вихід за струмом 86%
Розмір анода 2750 х 8440мм.
Площа анода 227941
Висота стовпа анода 1600мм.
Кількість штирів 72шт.
Анодна щільність струму 0,68 А / см 2
Розмір шахти 4050 х 9440мм.
Глибина шахти 550мм.
Відстань від анода до поздовжньої
стінки шахти 650мм.
до торцевої стінки 550мм.
Кількість подових секцій 15 х 2 = 30шт.
Перетин катодних стрижнів 115 х 230мм.
Ошиновка електролізера. Анодна ошиновка
Визначаємо загальне перетин шин стояків, при цьому приймаємо щільність струму в шіноподводе 0,4
Приймає алюмінієві шини перерізу 430 х 60мм, тоді число шин у стояках дорівнюватиме:
П = 387 500 / (430 * 60) = 15 шт.
Катодна ошиновка
Катодна частина ошиновки складається з гнучких лістпусков відвідних струм від катодних стрижнів подшін до катодних шинам. Перетин стрічок у пакеті 1.5 х 200мм.
де 0,7 - щільність струму в стрічках А / мм;
30 - кількість пакетів
Тоді кількість стрічок в одному пакеті
Падіння напруги в анодному ошиновці
Падіння напруги в анодному ошиновці
Перетин анодної ошиновки визначено 387500 по яких протікає струм J = 155 кА
де ча.о. - Електроопір анодної ошиновки
Для визначення електроопору анодної ошиновки - ча.о., необхідно знайти питомий опір
Приймаються питомий електроопір
d = 0,004
Звідси електроопір в анодному ошиновці дорівнюватиме:
Падіння напруги в аноді
При орієнтованих розрахунках визначення падіння напруги в аноді використовуємо рівняння:
Знаходимо площу перерізу анода
Sa = 275 * 844 = 232 100 мм 2
де к - кількість штирів 72шт.;
Середня відстань від торців штирів до підошви анода (
де
n ч - число горизонтів установки штирів приймаємо 2;
Підставляємо у формулу М.А. Коробова знайдені значення:
Ua = 0,565 B
Бере з практичних даних, що падіння напруги штир-штанга U шт - 0,01 В падіння напруги у контактах U конт - 0,01 В.
Падіння напруги в анодному вузлі
Складається з суми падінь напруги в аноді і контактах.
Падіння напруги в електроліті
Де сила струму 15000А.
Р - питомий опір електроліту, 0,500 ом.см. при К.О. 2,5;
Sa - 232100см 2
2 * (А + В) - периметр
(844 + 275) * 2 = 2238см.
Падіння напруги в катодному пристрої
Складається з напруги в подині, в частинах катодних стрижнів, у сполучних пакетах, в контактах сполук стрижень-пакет-ошиновка.
де
Вш - половина ширини шахти ванни.
а - ширина бортовий настил шахти ванни, за умови оптимальної її форми і становить 60см.
S ст - площа перерізу катодного стрижня 115 х 230 = 365см 2.
ia - анодна щільність струму 0.7А/см.
Наведену довжину шляху струму (
де Н - висота катодного блоку 40см.
Тоді
У формулу Коробова підставляємо отримані значення:
Падіння напруги на ділянках катодних стрижнів на виступаючих з подини ділянок катодних стрижнів.
Визначаємо виходячи з наступних даних:
Загальна площа катодних стрижнів:
S к = 115 * 230 * 30 = 793500мм 2
де 30 - кількість стрижнів.
Довжина виступаючої частини катодних стрижнів з конструктивного розрахунку
При цій температурі питомий електроопір сталі складає
Опір сталевих стрижнів
Виходячи з отриманих даних, визначаємо падіння напруги на ділянках катодних стрижнів.
Падіння напруги в алюмінієвих з'єднувальних стрічках Δ U л
Визначаємо площу перерізу алюмінієвих стрічок:
Конструктивна довжина алюмінієвих стрічок:
Питомий опір алюмінію при середній t 0 стрічок 80 0 C
Знаходимо загальний опір у сполучних стрічках
Падіння напруги в них складе:
Приймаються з практичних даних катодні контакти 0,01 В
Падіння напруги в катодному вузлі
Складається з падіння напруги на подині, катодних контактів, падіння напруги на алюмінієвих стрічках і ділянках катодних стрижнів.
Напруга розкладу
Для електролізерів з напівсухими анодами з верхнім токоподвода напруги розкладання розраховується за формулою:
де
Падіння напруги від анодних ефектів
Визначаємо за формулою:
де
t - Тривалість анодного ефекту.
n - кількість спалахів.
24; 60 - кількість хвилин в добі.
Частота анодних ефектів від 0,5 - 1; вибираємо 1 анодний ефект.
Напруга від анодних ефектів від 35 - 50В; вибираємо 35В.
Тривалість анодних ефектів 2 - 3хв.; Вибираємо 2 хвилини.
Розрахунок падіння напруги в ошиновці
Падіння напруги в катодного ошиновці при її довжині
Гріє напруга
Визначаємо за формулою:
де U О.У. - падіння напруги в анодному вузлі.
U К.У. - падіння напруги в катодному вузлі.
U ел. - Падіння напруги в електроліті.
U н.р. - напрямок розкладання.
U ан.еф. - падіння напруги від анодного ефекту.
Підсумовуючи всі складові знаходимо середня напруга:
Падіння напруги в общесерійной ошиновці приймаємо по практичним даним 0,04 В.
Звідси
Питома витрата електроенергії
де J - сила струму.
A - годинна продуктивність.
24 - кількість годин у добі
Баланс напруги електролізу
Таблиця 4 - Баланс напруги електролізу
Продовження Таблиці 4
2 .4 Енергетичний розрахунок електролізера
Нормальну роботу електролізера можна забезпечити тільки за умови теплового рівноваги, коли витрата тепла в одиницю часу дорівнює його приходу.
Енергетичний розрахунок полягає у визначенні складових приходу і витрати енергії в процесі електролізу і в складанні теплового балансу електролізера на підставі цих складових:
Вихідні дані:
сила струму - 155кА
η - 86%
глинозем - 1920кг / т
анодна маса - 530кг
годинна продуктивність - 44,49 кг / год
електрохімічний еквівалент - 0,336
Годинна продуктивність визначається за формулою:
де А - продуктивність.
J - сила струму
η - вихід за струмом.
0,336 - електрохімічний еквівалент.
А = 0,336 * 155 * 0,86
А = 44,79 кг / год
Знаючи А, визначаємо
Прихід тепла
Qпріх = Qреак + Qан + Qен
де Qреак - тепло зворотної реакції.
Qан - тепло від згоряння анода.
Qен - тепло від електроенергії.
Теплові ефекти реакцій протікають при електролізі, отримані при t 0
25 (298 0 К)
Q прих = 2191799, 86 кДж / год
Витратні коефіцієнти
Таблиця 5 - Показники видаткових коефіцієнтів
1. Від взаємодії продуктів електролізу (або тепло зворотної реакції)
Тепло зворотної реакції визначаємо за формулою:
де
де
2. Використання тепла анодних газів СО 2 і СО при охолодженні від 960 0 до 500 0 С де Р со2 і Р з - число молей на годину даних газів.
де m = 0,6 (60%), частка СО 2 і СО у анодних газах.
Звідси знаходимо Qан * газів
де цифрові дані 24,886 і 15,238 з Табл. № 5
3. Тепло від електроенергії
Витрата тепла
а) На електрохімічну реакцію
(На розкладання глинозему)
б) На нагрівання матеріалів
Температура навколишнього середовища 25 0 С - завантажуємо сировину і доводимо до t 0 процесу 960 0 C
де
де
в) тепла втрачається з газами, СО 2 і СО
г) Тепло, що втрачається зовнішніми поверхнями електролізера
При розрахунку прийняті t 0 навколишнього повітря 298 0 До (25 0 С), t 0 поверхонь електролізера визначаємо вимірами.
Тепло, що втрачається, з розраховуються поверхонь, визначаємо як сумарні втрати конвенцій і випромінювання.
Розрахунки здійснюються за формулою:
де n - коефіцієнт розкладання поверхні
En - ступінь чорноти.
20,53 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла.
S - площа поверхні.
Значення теплових втрат заносимо в Таблицю № 6.
Таблиця 6 - Показники теплових втрат
Усього втрати тепла з поверхні Q пов = 928744 кДж / год
Визначення площ теплоотдавающіх поверхонь
Катодний кожух
а) Sдн. = 9,940 * 4,550 = 45,23 м 2.
б) Sгор. = 45,23 - (9,44 * 4,05) = 6,99 м 2 .
в) Sвер. = (9,940 + 4,550) * 2 * 1,325 = 38,40 м 2 .
Катодні стрижні
30 шт., Виступають на 0,3 м.
а) Sверт. = 30 * (0,23 * 0,155 + 2 * 0,300 * 0,115)
Sверт. = 2,86 м 2 .
б) Sгор. = Sгор. ст. + Sгор.ві. = 30 * 2 * (0,3 * 0,23)
Sгор = 4.14 м 2 .
Кірка електроліту
Газозбірні дзвін не доходить до кожуха на 1500м.
Sкор. = Р * 0,15
де Р - периметр внутрішньої поверхні катодного кожуха
Р = 2 * 9,44 + 2 * 4,05 = 26,98 м 2 .
Sкор = 26,98 * 0,15 = 4,1 м 2 .
Поверхня анода
а) Sгор. = 2,75 * 8,44 = 23,38 м 2 .
де Р - периметр анода.
б) Sв 1 = Р *
8,95 м 2 .
в) Sв 2 =
26,86 м 2 .
де
Поверхня анодних штирів
dш = 1,38 на Н - 0,7 м. кількість 72 шт.
Sш = 72 *
Sш = 21,84 м 2 .
Поверхня газозбірного дзвони
а) Sнакл = 0,26 * Рнакл = 0,26 * 27,46 = 7,14 м 2 .
б) Sгор = 0,1 * Ргор = 0,1 * 25,82 = 2,6 м 2 .
Втрати тепла добувані металом визначаються за формулою:
де Q
Q
А - продуктивність
Q ме = 1,11 * (960 - 25) * 44,7
Q ме = 46391,9 Дж / год.
Витрата тепла
Опеределяем з отриманих даних:
Q расх = Q разл + Q нагр + Q газ + Q пов + Q ме
Q расх = 1060245 + 123992,4 + 32396 + 928774 + 46391,9
Q расх = 2191799,3 кДж / год
Таблиця 7 - Тепловий баланс
Список літератури
1. Троїцький І.А., Железнов В.А. "Металургія алюмінію", 1977.
2. Терентьєв В.Г., Школярів Р.М., Грінберг І.С., Черних А.Є., Зельберг Б.І., Чалих В.І. "Виробництво алюмінію", 1998.
3. Янко Е.А., Лозівський Ю.Д., "Виробництво алюмінію в електролізерах з верхнім токоподвода", 1976.
4. Довідник металурга за кольоровим металам "Виробництво алюмінію".
Електричний розрахунок електролізера виконується з метою визначення гріє, середнього і робочої напруги.
Вихідні дані:
Сила струму 155кА
Вихід за струмом 86%
Розмір анода 2750 х 8440мм.
Площа анода 227941
Висота стовпа анода 1600мм.
Кількість штирів 72шт.
Анодна щільність струму 0,68 А / см 2
Розмір шахти 4050 х 9440мм.
Глибина шахти 550мм.
Відстань від анода до поздовжньої
стінки шахти 650мм.
до торцевої стінки 550мм.
Кількість подових секцій 15 х 2 = 30шт.
Перетин катодних стрижнів 115 х 230мм.
Ошиновка електролізера. Анодна ошиновка
Визначаємо загальне перетин шин стояків, при цьому приймаємо щільність струму в шіноподводе 0,4
Приймає алюмінієві шини перерізу 430 х 60мм, тоді число шин у стояках дорівнюватиме:
П = 387 500 / (430 * 60) = 15 шт.
Катодна ошиновка
Катодна частина ошиновки складається з гнучких лістпусков відвідних струм від катодних стрижнів подшін до катодних шинам. Перетин стрічок у пакеті 1.5 х 200мм.
де 0,7 - щільність струму в стрічках А / мм;
30 - кількість пакетів
Тоді кількість стрічок в одному пакеті
Падіння напруги в анодному ошиновці
Падіння напруги в анодному ошиновці
Перетин анодної ошиновки визначено 387500 по яких протікає струм J = 155 кА
де ча.о. - Електроопір анодної ошиновки
Для визначення електроопору анодної ошиновки - ча.о., необхідно знайти питомий опір
Приймаються питомий електроопір
d = 0,004
Звідси електроопір в анодному ошиновці дорівнюватиме:
Падіння напруги в аноді
При орієнтованих розрахунках визначення падіння напруги в аноді використовуємо рівняння:
Знаходимо площу перерізу анода
Sa = 275 * 844 = 232 100 мм 2
де к - кількість штирів 72шт.;
Середня відстань від торців штирів до підошви анода (
де
n ч - число горизонтів установки штирів приймаємо 2;
Підставляємо у формулу М.А. Коробова знайдені значення:
Ua = 0,565 B
Бере з практичних даних, що падіння напруги штир-штанга U шт - 0,01 В падіння напруги у контактах U конт - 0,01 В.
Падіння напруги в анодному вузлі
Складається з суми падінь напруги в аноді і контактах.
Падіння напруги в електроліті
Де сила струму 15000А.
Р - питомий опір електроліту, 0,500 ом.см. при К.О. 2,5;
Sa - 232100см 2
2 * (А + В) - периметр
(844 + 275) * 2 = 2238см.
Падіння напруги в катодному пристрої
Складається з напруги в подині, в частинах катодних стрижнів, у сполучних пакетах, в контактах сполук стрижень-пакет-ошиновка.
де
Вш - половина ширини шахти ванни.
а - ширина бортовий настил шахти ванни, за умови оптимальної її форми і становить 60см.
S ст - площа перерізу катодного стрижня 115 х 230 = 365см 2.
ia - анодна щільність струму 0.7А/см.
Наведену довжину шляху струму (
де Н - висота катодного блоку 40см.
Тоді
У формулу Коробова підставляємо отримані значення:
Падіння напруги на ділянках катодних стрижнів на виступаючих з подини ділянок катодних стрижнів.
Визначаємо виходячи з наступних даних:
Загальна площа катодних стрижнів:
S к = 115 * 230 * 30 = 793500мм 2
де 30 - кількість стрижнів.
Довжина виступаючої частини катодних стрижнів з конструктивного розрахунку
При цій температурі питомий електроопір сталі складає
Опір сталевих стрижнів
Виходячи з отриманих даних, визначаємо падіння напруги на ділянках катодних стрижнів.
Падіння напруги в алюмінієвих з'єднувальних стрічках Δ U л
Визначаємо площу перерізу алюмінієвих стрічок:
Конструктивна довжина алюмінієвих стрічок:
Питомий опір алюмінію при середній t 0 стрічок
Знаходимо загальний опір у сполучних стрічках
Падіння напруги в них складе:
Приймаються з практичних даних катодні контакти 0,01 В
Падіння напруги в катодному вузлі
Складається з падіння напруги на подині, катодних контактів, падіння напруги на алюмінієвих стрічках і ділянках катодних стрижнів.
Напруга розкладу
Для електролізерів з напівсухими анодами з верхнім токоподвода напруги розкладання розраховується за формулою:
де
Падіння напруги від анодних ефектів
Визначаємо за формулою:
де
t - Тривалість анодного ефекту.
n - кількість спалахів.
24; 60 - кількість хвилин в добі.
Частота анодних ефектів від 0,5 - 1; вибираємо 1 анодний ефект.
Напруга від анодних ефектів від 35 - 50В; вибираємо 35В.
Тривалість анодних ефектів 2 - 3хв.; Вибираємо 2 хвилини.
Розрахунок падіння напруги в ошиновці
Падіння напруги в катодного ошиновці при її довжині
Гріє напруга
Визначаємо за формулою:
де U О.У. - падіння напруги в анодному вузлі.
U К.У. - падіння напруги в катодному вузлі.
U ел. - Падіння напруги в електроліті.
U н.р. - напрямок розкладання.
U ан.еф. - падіння напруги від анодного ефекту.
Підсумовуючи всі складові знаходимо середня напруга:
Падіння напруги в общесерійной ошиновці приймаємо по практичним даним 0,04 В.
Звідси
Питома витрата електроенергії
де J - сила струму.
A - годинна продуктивність.
24 - кількість годин у добі
Баланс напруги електролізу
Таблиця 4 - Баланс напруги електролізу
| Статті падіння напруги | Падіння напруги | ||||
| U гр | U раб | U ср | Всього | ||
| У | % | ||||
| Анодні контакти Анод | + + | + + | + + | 0,02 0,565 | 0,45 12,7 |
| Разом в анодному пристрої | + | + | + | 0,585 | 13,1 |
| Електроліт Напруга розкладу | + + | + + | + + | 1,70 1,38 | 38,2 31 |
| Разом в електроліті | + | + | + | 3,08 | 69,2 |
| Подина Контакти катодного вузла Катодний стрижень Катодні алюмінієві стрічки | + + + + | + + + + | + + + + | 0,35 0,01 0,013 0,020 | 7,86 0,22 0,29 0,45 |
| Разом в катодному пристрої | + | + | + | 0,393 | 8,83 |
| Статті падіння напруги | Падіння напруги | ||||
| U гр | U раб | U ср | Всього | ||
| У | % | ||||
| Анодна ошиновка Катодна ошиновка | - - | + + | + + | 0,18 0,13 | 4,04 2,9 |
| Разом в ошиновці | - | + | + | 0,31 | 6,97 |
| Падіння напруги від анодного ефекту общесерійная ошиновка | + - | - + | + + | 0,048 0,04 | 1,1 0,90 |
| Усього: | 4,1 | 4,4 | 4,45 | 4,45 | 100 |
Нормальну роботу електролізера можна забезпечити тільки за умови теплового рівноваги, коли витрата тепла в одиницю часу дорівнює його приходу.
Енергетичний розрахунок полягає у визначенні складових приходу і витрати енергії в процесі електролізу і в складанні теплового балансу електролізера на підставі цих складових:
Вихідні дані:
сила струму - 155кА
η - 86%
глинозем - 1920кг / т
анодна маса - 530кг
годинна продуктивність - 44,49 кг / год
електрохімічний еквівалент - 0,336
Годинна продуктивність визначається за формулою:
де А - продуктивність.
J - сила струму
η - вихід за струмом.
0,336 - електрохімічний еквівалент.
А = 0,336 * 155 * 0,86
А = 44,79 кг / год
Знаючи А, визначаємо
Прихід тепла
Qпріх = Qреак + Qан + Qен
де Qреак - тепло зворотної реакції.
Qан - тепло від згоряння анода.
Qен - тепло від електроенергії.
Теплові ефекти реакцій протікають при електролізі, отримані при t 0
25 (298 0 К)
Q прих = 2191799, 86 кДж / год
Витратні коефіцієнти
Таблиця 5 - Показники видаткових коефіцієнтів
| Найменування глинозему | Витрата на 1т. | Витрата на годин продуктивності |
| Глинозем | 1,920 | 85,99 |
| Анодна маса | 0,530 | 23,74 |
Тепло зворотної реакції визначаємо за формулою:
де
де
2. Використання тепла анодних газів СО 2 і СО при охолодженні від 960 0 до 500 0 С де Р со2 і Р з - число молей на годину даних газів.
де m = 0,6 (60%), частка СО 2 і СО у анодних газах.
Звідси знаходимо Qан * газів
де цифрові дані 24,886 і 15,238 з Табл. № 5
3. Тепло від електроенергії
Витрата тепла
а) На електрохімічну реакцію
(На розкладання глинозему)
б) На нагрівання матеріалів
Температура навколишнього середовища 25 0 С - завантажуємо сировину і доводимо до t 0 процесу
де
де
в) тепла втрачається з газами, СО 2 і СО
г) Тепло, що втрачається зовнішніми поверхнями електролізера
При розрахунку прийняті t 0 навколишнього повітря 298 0 До (25 0 С), t 0 поверхонь електролізера визначаємо вимірами.
Тепло, що втрачається, з розраховуються поверхонь, визначаємо як сумарні втрати конвенцій і випромінювання.
Розрахунки здійснюються за формулою:
де n - коефіцієнт розкладання поверхні
En - ступінь чорноти.
20,53 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла.
S - площа поверхні.
Значення теплових втрат заносимо в Таблицю № 6.
Таблиця 6 - Показники теплових втрат
| Найменування ділянки поверхні | S м 2 | | Е | t 0 C поверх. | t 0 C пов. | n | Втрати тепла Q кДж / год |
| Катодний кожух - Вертикальна поверх-ть. - Горизонтальна поверх-ть. - Днище кожуха | 38,4 6,99 45,23 | 0,89 0,89 0,71 | 0,8 0,8 0,8 | 105 205 102 | 25 25 25 | 2,6 3,3 1,6 | 117271,88 64683,55 100854,75 |
| Катодні стрижні - Вертикальні - Горизонтальні | 2,86 4,14 | 0,71 0,71 | 0,8 0,8 | 160 160 | 25 25 | 2,6 3,3 | 13884 21431 |
| Кірка електроліту | 4,1 | 1 | 0,6 | 250 | 25 | 3,3 | 49132,25 |
| Поверхня анода - Горизонтальна - Вертикальна - Вертикальна | 23,2 8,95 26,86 | 0,89 0,89 0,89 | 0,8 0,8 0,8 | 145 71 185 | 25 25 25 | 3,3 3,3 3,3 | 121105,66 15946,42 197644,70 |
| Поверхня анодних штирів | 21,84 | 0,55 | 0,8 | 90 | 25 | 2,6 | 37273 |
| Газозбірних дзвін - Горизонтальна пов-ть. - Нахилена пов-ть. | 2,6 7,14 | 0,8 0,8 | 0,8 0,8 | 320 320 | 25 25 | 3,3 2,95 | 51413 138132 |
| Усього втрати тепла з поверхні | 928744 | ||||||
Визначення площ теплоотдавающіх поверхонь
Катодний кожух
а) Sдн. = 9,940 * 4,550 = 45,23 м 2.
б) Sгор. = 45,23 - (9,44 * 4,05) =
в) Sвер. = (9,940 + 4,550) * 2 * 1,325 =
Катодні стрижні
30 шт., Виступають на 0,3 м.
а) Sверт. = 30 * (0,23 * 0,155 + 2 * 0,300 * 0,115)
Sверт. =
б) Sгор. = Sгор. ст. + Sгор.ві. = 30 * 2 * (0,3 * 0,23)
Sгор =
Кірка електроліту
Газозбірні дзвін не доходить до кожуха на 1500м.
Sкор. = Р * 0,15
де Р - периметр внутрішньої поверхні катодного кожуха
Р = 2 * 9,44 + 2 * 4,05 =
Sкор = 26,98 * 0,15 =
Поверхня анода
а) Sгор. = 2,75 * 8,44 =
де Р - периметр анода.
б) Sв 1 = Р *
в) Sв 2 =
де
Поверхня анодних штирів
dш = 1,38 на Н - 0,7 м. кількість 72 шт.
Sш = 72 *
Sш =
Поверхня газозбірного дзвони
а) Sнакл = 0,26 * Рнакл = 0,26 * 27,46 =
б) Sгор = 0,1 * Ргор = 0,1 * 25,82 =
Втрати тепла добувані металом визначаються за формулою:
де Q
Q
А - продуктивність
Q ме = 1,11 * (960 - 25) * 44,7
Q ме = 46391,9 Дж / год.
Витрата тепла
Опеределяем з отриманих даних:
Q расх = Q разл + Q нагр + Q газ + Q пов + Q ме
Q расх = 1060245 + 123992,4 + 32396 + 928774 + 46391,9
Q расх = 2191799,3 кДж / год
Таблиця 7 - Тепловий баланс
| Прихід тепла | ||
| Стаття | кДж / год | % |
| Тепло реакції Q реакції | 114333,3 | 5,24 |
| Тепло від анодних газів | 32682,2 | 1.50 |
| Тепло від підведеної енергії Qел | 2044783,86 | 93,25 |
| Всього прихід | 2191799,36 | 100 |
| Витрата тепла | ||
| Стаття | кДж / год | % |
| Енергія реакції Qразл | 1060245 | 48,64 |
| Нагрівання матеріалів Qнагр | 123992,4 | 5,7 |
| Тепло з газів, що відходять Qгаз | 32396 | 1,49 |
| Тепло з поверхні Qпов | 928774 | 42,1 |
| Тепло з вилученими металом Qме | 46391,9 | 2,13 |
| Усього витрат | 2191799,36 | 100 |
Список літератури
1. Троїцький І.А., Железнов В.А. "Металургія алюмінію", 1977.
2. Терентьєв В.Г., Школярів Р.М., Грінберг І.С., Черних А.Є., Зельберг Б.І., Чалих В.І. "Виробництво алюмінію", 1998.
3. Янко Е.А., Лозівський Ю.Д., "Виробництво алюмінію в електролізерах з верхнім токоподвода", 1976.
4. Довідник металурга за кольоровим металам "Виробництво алюмінію".