Производство алюминия 2 (стр. 3 из 5)
ширина подины; Вш 4050
ширина анода; Lш 9440
удельная пропитка подины 230
коэффициент пересчета Fu криолита 1,842
срок службы электролизера 4 * 365 * 24
Потери фтора с угольной пены
0,060 * 44,79 * 0,7 = 1,88кг/ч.
где 0,060 - выход пены из анодной массы;
0,7 - содержание фторсолей в угольной пене.
Потери фтора в атмосферу корпуса электролизера
фтористый алюминий 1,25
свежий криолит 0,09
расход криолита вторичного 2,1
(0,09 + 1.25 + 2,1) - (0,4 + 1,88) * 0,2 = 0,23
где 0,40 - потери на пропитку угольной подины;
1,88 - потери F с угольной пены;
0,2 - коэффициент газов уходящих в атмосферу.
Потери фтора в газоочистку
(0,09 + 1,25 + 2,1) - (0,41 + 1,88) * 0,8 = 1,6кг/ч.
где 0,8 - 80% КПД начального укрытия по фтору.
По проведенным расчетам составляем материальный баланс процесса электролиза на один электролизер.
Таблица 3 - Материальный баланс электролизера на силу тока 155000А
| Приход | ||
| Наименование | кг/час | % |
| Глинозем | 85,99 | 76 |
| Свежий криолит | 0,0896 | 0,079 |
| Фтористый алюминий | 1,25 | 1,10 |
| Криолит вторичный | 2,1 | 1,86 |
| Анодная масса | 23,74 | 21 |
| Итого: | 113 | 100 |
| Расход | ||
| Наименование | кг/час | % |
| Алюминий | 44,79 | 39,9 |
Анодные газы   | 41,117,4 | 36,615,4 |
| Потери глинозема | 1,34 | 1,2 |
| Потери анодной массы- с летучимис угольной пенойс примесями | 1,421,420,89 | 1,31,30,74 |
| Потери фторсолей на пропитку подины | 0,46 | 0,40 |
| Потери фтора - с угольной пеной- в корпус- на газоочистку | 1,880,231,6 | 1,70,211,43 |
| Итого: | 112,5 | 100 |
2.3 Электрический расчет электролизера
Электрический расчет электролизера выполняется с целью определения греющего, среднего и рабочего напряжения.
Исходные данные:
Сила тока 155кА
Выход по току 86%
Размер анода 2750 х 8440мм.
Площадь анода 227941
Высота столба анода 1600мм.
Количество штырей 72шт.
Анодная плотность тока 0,68А/см2
Размер шахты 4050 х 9440мм.
Глубина шахты 550мм.
Расстояние от анода до продольной
стенки шахты 650мм.
до торцевой стенки 550мм.
Количество подовых секций 15 х 2 = 30шт.
Сечение катодных стержней 115 х 230мм.
Ошиновка электролизера. Анодная ошиновка
Определяем общее сечение шин стояков, при этом принимаем плотность тока в шиноподводе 0,4
Принимает алюминиевые шины сечения 430 х 60мм, тогда число шин в стояках будет равно:
П = 387500 / (430 * 60) = 15 шт.
Катодная ошиновка
Катодная часть ошиновки состоит из гибких листпусков отводящих ток от катодных стержней подшин к катодным шинам. Сечение лент в пакете 1.5 х 200мм.
где 0,7 - плотность тока в лентах А/мм;
30 - количество пакетов
Тогда количество лент в одном пакете
Падение напряжения в анодной ошиновке
Падение напряжения в анодной ошиновке
состоящей из стояков Lст - 3,0м. и анодных пакетов 9,9м. (размеры определяются конструкцией электролизера).Сечение анодной ошиновки определено 387500 по которым протекает ток J = 155кА
где ча.о. - электросопротивление анодной ошиновки
Для определения электросопротивления анодной ошиновки - ча.о., необходимо найти удельное сопротивление
, при средней t0500C.Принимаем удельное электросопротивление
при t0200C. 
d = 0,004
Отсюда электросопротивление в анодной ошиновке будет равно:
Падение напряжения в аноде
При ориентированных расчетах определения падения напряжения в аноде используем уравнение:
Находим площадь сечения анода
Sa = 275 * 844 = 232100мм2
где к - количество штырей 72шт.;
- средне расстояние от торцов всех токоведущих штырей до подошвы; 
- анодная плотность тока принимаем 0,7; 
- вреднее удельное электросопротивление 0,008ом.см.Среднее расстояние от торцов штырей до подошвы анода (
) может быть определено из выражения: 
где
- минимальное расстояние от торца штыря до подошвы анода 25см.;nч - число горизонтов установки штырей принимаем 2;
- шаг между горизонтами 20. 
Подставляем в формулу М.А. Коробова найденные значения:
Ua = 0,565 B
Принимает из практических данных, что падение напряжения штырь-штанга Uшт - 0,01В падение напряжения в контактах Uконт - 0,01В.
Падение напряжения в анодном узле
Состоит из суммы падений напряжения в аноде и контактах.
Падение напряжения в электролите
Где сила тока 15000А.
Р - удельное сопротивление электролита, 0,500ом.см. при К.О. 2,5;
- межполюсное расстояние 5,5см.Sa - 232100см2
2 * (А + В) - периметр
(844 + 275) * 2 = 2238см.
Падение напряжения в катодном устройстве
Складывается из напряжения в подине, в частях катодных стержней, в соединительных пакетах, в контактах соединений стержень-пакет-ошиновка.
где
- приведенная длина тока по катодному блоку. 
- удельное сопротивление прошивных блоков, принимаем по данным ВАМН 3,72*10-3.Вш - половина ширины шахты ванны.
а - ширина бортовой настыли шахты ванны, при условии оптимальной ее формы и составляет 60см.
- ширина катодного блока с учетом набивочного шва 55 + 4 = 59см.Sст - площадь сечения катодного стержня 115 х 230 = 365см2.
ia - анодная плотность тока 0.7А/см.
Приведенную длину пути тока (
) по катодному блоку, вычисляем по уравнению: 
где Н - высота катодного блока 40см.
и в - соответственно ширина и высота катодного стержня с учетом чугунной заливки = 13см. в = 26см.Тогда
В формулу Коробова подставляем полученные значения:
Падение напряжения на участках катодных стержней на выступающих из подины участков катодных стержней.
Определяем исходя из следующих данных:
Общая площадь катодных стержней:
Sк = 115 *230 * 30 = 793500мм2
где 30 - количество стержней.
Длина выступающей части катодных стержней из конструктивного расчета
При этой температуре удельное электросопротивление стали составляет
