Расчет токоподводящих штырей

1.2.1 Количество токоподводящих штырей зависит от силы тока и допустимой для штырей плотности тока d_ш. Применяемые анодные штыри являются составными и имеют следующие размеры, мм:

- общая длина – 2700;

- длина стальной конусной части – 1950;

- длина алюминиевой штанги – 1040;

- максимальный диаметр, D max – 138;

- минимальный диаметр, D min – 100.

1.2.2 Так как штырь имеет форму усечённого конуса, то расчёт ведут по среднему диаметру. Определяем средний диаметр штыря D_ш

D_ш = (17)

где D max и D min – максимальный и минимальный диаметры штыря.

D_ш = ------------------

1.2.3 Площадь сечения одного штыря S_ш, мм² равна

S_ш = (18)

S_ш =--------------------

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

S_О = (19)

где I - сила тока, А;

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

S_О = ----------------

1.2.5 Зная площади сечения всех штырей и одного штыря, определяют количество штырей, К по формуле:

К = (20)

К = ----------------

Штыри на анодной раме расположены симметрично в четыре ряда, поэтому принимаем их количество кратным четырём, то есть ____ штук.

2 Расчёт катодного устройства

Катодное устройство электролизёра предназначено для протекания процесса электролиза в криолитоглиноземном расплаве. Катодное устройство состоит из стального сварного кожуха, теплоизоляционного днища и углеродистой футеровки, образующей шахту электролизёра.

2.1 Размеры шахты электролизёра

2.1.1 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 боковой футеровки кожуха, a = 65 см

- от торца анода до торцевой футеровки кожуха, b = 50 см.

Рисунок 1 - Схема анода и шахты электролизёра

2.1.2 Тогда длина Lш, см и ширина Вш, см шахты будут:

Lш = Lа + 2b (21)

Lш =

Вш = Ва + 2a (22)

Вш =

2.1.3 Глубину шахты электролизёра принимаем 56,5 см, как в С-8БМ.

2.2 Расчёт подины

2.2.1 Катодное устройство электролизёра имеет сборно-блочную подину, смонтированную из коротких и длинных прошивных блоков вперевязку. Отечественная промышленность выпускает катодные блоки:

- высотой h_б = 40 – 42 см,

- шириной b_б = 55 см,

- длиной l _б от 110 до 400 см.

При данной ширине шахты применяют катодные блоки:

- короткие l _кб = 160 см

- длинные l _дб = 220 см

Для отвода тока от подины в подовые блоки вставлены и залиты чугуном (или заделаны электродной пастой) стальные катодные стержни (блюмсы):

- для блока 160 см длина блюмса 219 см;

- для блока 220 см длина блюмса 279 см.

Катодный блок с заделанным блюмсом называется катодной секцией.

Рисунок 2 - Катодная секция

2.2.2 Число рядов секций в подине, N_р определяют исходя из длины шахты:

(23)

где b_б – ширина подового блока;

с – ширина шва между всеми блоками, 4 см.

N_р = ---------------

2.2.3 Число катодных секций N_с, равно:

N_с = N_р * 2 (24)

N_с =

Рисунок 3 - Схема укладки подовых секций

Подина данного электролизера монтируется из ___ подовых секций с перевязкой центрального шва. Межблочные швы при монтаже подины заделываются холоднонабивной подовой массой (ХНПМ).

2.2.4 Ширина периферийных швов от подовых секций до футеровки будет равна:

- в торцах подины, b_т,

b_т = (25)

b_т = ---------------------------------

- по продольным сторонам, b_п:

b_п = (26)

b_п = -------------------------------

Периферийные швы при монтаже подины набиваются ХНПМ.