Реферат: Расчет электролизера

· возможность быстрого включения и отключения ванны в цепь без нарушения работы всей серии;

· плотность тока в шинах должна быть экономически выгодной, то есть такой, при которой сумма затрат энергии и стоимости ошиновки будет минимальна;

· обеспечение равномерного распределения электрического тока по аноду и катоду;

· минимизация волнений и искривления поверхности расплавленного алюминия, возникающих под действием электромагнитных сил и приводящих к снижению выхода по току и срока службы электролизера.

?? ?????????????? ?-8?? ??????? ???????? ??????? ?? ?????? ????? ??????? ?? ???? ??? ???????????? ?? ????????? ????? ????? ??????? ??????? (I?II ? III?IV), ??????? ????????? ? ????????? ????????, ?????????? ?? ???? ??????? ????? (??????? 1).

Рисунок 1 – Развернутая схема ошиновки электролизеров С-8БМ

А, Б, В, Г – узлы соединения анодной ошиновки с 4-, 5-, 3- и 2-шинными

стояками. Соответственно I, II, III и IV – пакеты анодных шин

По проекту ошиновка выполнена из алюминиевых шин сечением 430×60 мм. На продольных сторонах катода распо­ложено по семь шин, разбитых на четыре секции и подсо­единенных к соответствующему узлу анодной ошиновки следу­ющего по ходу тока электролизера. При этом пять шин катодной ошиновки, расположенные на правой (по ходу тока) стороне ванны, подключены к узлу Б анодной ошиновки следующего по ходу тока электролизера, а две обводные шины – к узлу Г. На левой стороне ванны четыре шины катодной ошиновки подсоединены к узлу А, а три обводные шины – к узлу В анодной ошиновки следующего по ходу тока электролизера. Таким образом, ток к аноду подводится четырьмя стояками: входные стояки состоят из пяти и четырех шин, а обводные — из двух и трех шин.

Однако, как следует из рисунка 1 и таблицы 5, к каждой катодной шине подсоединено разное количество блюмсов (от полутора до трех). При равномерном распределении тока по блюмсам плотность тока, по крайней мере в десяти шинах из 14, значительно превышает экономически выгодную, находящуюся для алюминиевых шин в пределах 0,20 – 0,35 А/мм² [2].

Таблица 5 – Плотность тока в катодных шинах

Сторона	Номер шины (от катодного кожуха)	Количество подключенных блюмсов, шт	Плотность тока, А/мм2
Лицевая	1	2	0,450
	2	2	0,450
	3	3	0,674
	4	3	0,674
	5	1,5	0,337
	6	1,5	0,337
	7	2	0,450
Глухая	1	2	0,450
	2	2	0,450
	3	2,5	0,496
	4	2,5	0,496
	5	3	0,674
	6	1,5	0,337
	7	1,5	0,337

Анодная ошиновка электролизера состоит из четырех параллельных ветвей (I – IV), к каждой из которых подсо­единяются по 18 анодных штырей. К каждой из ветвей анодной ошиновки подключено разное количество блюмсов. Если узлы А, Б, В и Г имеют надежный контакт, то количество блюмсов, подключенных к левой (ветви I и II) и правой (ветви III и IV) половинам анода, будет равно 15, это должно обеспечить равномерное распреде­ление тока по аноду

Ошиновка электролизера выполнена 14 шинами, по 7 шин с каждой стороны, поперечное сечение шины 430×60 мм. Общее сечение шинопровода составляет:

,

где S_1ш – площадь поперечного сечения одной шины, мм² ;

n – число шин.

Средняя плотность тока в шинах:

.

Плотность тока в шинах превышает экономически выгодную практически в 2 раза.

Катодные стержни (блюмсы) сечением 230×115 мм изготавливают из стали марки Ст–3. Они соединяются с катодными шинами при помощи гибких пакетов из алюминиевых лент–спусков, приваренных к катодным стержням и шинам.

Сечение пакета из алюминиевых лент (спусков):

,

где d_эк – экономически выгодная плотность тока для алюминиевых спусков.

Число лент в пакете:

,

где S_1л – сечение одной ленты, 1,5×200 мм.

Ток к аноду подводится 72 сталеалюминиевыми штырями (ТУ 48-22-77-81), расположенными в 4 ряда. Общая длина штыря составляет 2850 мм, длина стальной части 2090 мм, наибольший диаметр конической части 138 мм, наименьший диаметр 100 мм, длина алюминиевой штанги 1150 мм, сечение штанги 8050 мм. Среднее сечение анодного штыря S_ср составляет:

.

Общая площадь штырей S_o составляет:

.

Тогда средняя плотность тока в штырях составит:

.

То есть плотность тока в штырях незначительно превышает экономически выгодную плотность тока для стали, равную 0,2 А/мм² .