Длина катодной ошиновки. Складывается из длины катодной ошиновки на входной стояк и выходной стояк. Длина лицевой и глухой ветвей ошиновки одинаковы. Рассчитываем одну ветвь.
Рассчитываем расстояние между торцами кожухов двух рядом стоящих ванн.
Ав-в= (100×2)+(580×2)+300=200+1160+300=1660мм
300мм- расстояние между входными и выходными анодными стояками, соседних ванн, принимаем по практическим данным
Рассчитываем расстояние от торца кожуха до оси первого блюмса.
Б1 тр-бл= 250 + l тор + d б /2=250+235+550/2=250+235+275=760мм
250мм- толщина бортовой футеровки
Длина катодной ошиновки на входной стояк. Этот пакет шин тающий
L к.ош.вх.ст = Акож – Б1 тр-б+ Ав-в-100=9550-720+1660-100 = 10390 мм
Длина катодной ошиновки на выходной торец. Этот пакет постоянного сечения с равномерно распределенной нагрузкой
L к.ош.вых.ст = Ав-в + Акож +100+580+ Б2 тр-б
Б2 тр-бл - расстояние от торца кожуха до оси третьего блюмса
Б2 тр бл=250+235+(2×550)+(2×40)+(0,5×550)=250+235+1100+80+275 =1940мм
L к.ош.вых.ст=1660+8770+100+580+1900= 13010мм
| Наименование токоподводящих элементов | Един. измер | Величина |
| Число шин по стоякам: глухая сторона, входной стояк глухая сторона, выходной стояк лицевая сторона, входной стояк лицевая сторона, выходной стояк | шт шт шт шт | 6 1 5 2 |
| Длина анодного стояка | мм | 7720 |
| Длина анодной шины | мм | 8770 |
| Длина катодной ошиновки: длина катодной ошиновки на входной стояк длина катодной ошиновки на выходной торец | мм мм | 10390 13010 |
Электрический баланс
Расчёт электрического баланса состоит в определении падений напряжения в конструктивных элементах электролизёра, электролите и напряжения поляризации. Рассчитанные или принятые по практическим данным падения напряжения на отдельных элементах электролизёра сводятся в таблицу, которую принято называть электрическим балансом электролизёра.
На практике различают три вида напряжения:
U ср ═Е +▲ U эл +▲ U а +▲ U к +▲ U ош +▲ U ан.эф +▲ U с.ош.
среднее напряжение определяет средний расход электроэнергии на производство алюминия, его величина рассчитывается по показаниям счетчика вольт-часов.
U г ═Е +▲ U эл +▲ U а +▲ U к +▲ U ан.эфк
греющее напряжение используется для расчета теплового баланса, непосредственно замерить невозможно.
U р ═Е +▲ U эл +▲ U а +▲ U к +▲ U ош
Рабочее напряжение измеряется вольтметром, установленным на ванне, характеризует технологический режим электролиза в стационарном режиме , т.е. при отсутствии на нём выливки металла, перетяжки анодной рамы, обработки и анодного эффекта.
Е- напряжение поляризации ( Э.Д.С. поляризации ), обратная ЭДС 1,4-2,0 В, его можно рассчитать по эмпирической формуле. При температуре электролиза на электролизерах с ВТ:
Е=1,13+0.37 i а =1,13+(0,37×0,73)=1,13+0,2701=1,4001В=1,40В
i а – 0,73 анодная плотность тока, А/см2 .
▲ Uэл – падение напряжения в электролите, зависит от состава электролита, от чистоты электролита . Рассчитывается по уравнению:
▲ U эл = Ipl / [ Sa +2( Aa + Ba )(2,5 + l )]=300000×0,54×5,5/[ 219178,08 +2 ( 769,04 +285) (2,5 +5,5) ]= 475200 /[ 219178,08+16864,64] =475200 /236042,72 =2,013 В,где
I – сила тока, 300000А;
p – удельное электросопротивление электролита, принимаем из справочных данных 0,540 Ом×см, для состава электролита КО=2.4, содержание глинозема- 8%, фтористого кальция -6-8%;
l – межполюсное расстояние, принимаем из практических данных 5,5см;
Sa - площадь сечения анода , 207142,85 см2 ;
2( Aa + Ba ) -длина и ширина анода , 726,81 ×285см.
▲ Uа - падение напряжения в аноде, определяется конструкцией анода, рассчитывается по уравнениям.
Для электролизеров с ВТ:
▲ U а = {26000-(16000-10,9 Sa / k -805 l ср - l ср Sa /6,85 k ) i а }q
▲ U а - падение напряжения в аноде на участке от подошвы анода до контакта штырь- анодная шина, мВ;
Sa – площадь анода,219178,08;
k - число штырей(64шт);
l ср –среднее расстояние от всех токоподводящих штырей до подошвы анода, см;
i а – анодная плотность тока( 0,70А/см2 );
q – среднее удельное сопротивление анода в интервале температур 750-9500С , принимаем 0,0070 Ом .см;
l ср = lmin + ( nr – 1)∆ l /2=23+(4-1)10/2=23+3×5=38см
lmin -минимальное расстояние от конца штыря до подошвы анода, принимаем из практики 23см;
nr – число горизонтов, принимаем наиболее оптимальную на сегодня 4-х -горизонтную;
∆ l – расстояние между горизонтами, при 4-х горизонтной схеме, 10 см
▲ U а = {26000-(16000-10,9× 219178,08/64 – 805 ×38 - 38× 219178,08 /6,85×72) × 0,75}0,007={26000-(16000 -33181,126- 30590 – 16887,2) ×0,73} 0,007={26000-(16000 -33181,126- 30590 – 16887,2)×0,75} 0,007=732 мВ
▲ U к – падение напряжения в катоде, рассчитывается по уравнению. Падение напряжения в металле в балансе не учитывается, т.к удельное электросопротивление жидкого алюминия при температуре процесса очень низкое, ниже чем в электролите в 15000раз.
▲ U к ={ L пр × q ×103 + (3,83 ×10-2 ×А2 +2,87а ×а1/3 ) В/ S } ia
L пр – приведенная длина пути по блоку, см;
L пр = 2,5 + 0,92Н - 1,1h + 132/ b
q - удельное сопротивление блока, Ом×см ;
А- половина ширины шахты,395/2= 197,5 см;
В- ширина блока с учетом шва, 55+4= 59 см;
S - площадь поперечного сечения катодного блюмса с учетом чугунной заливки, 26,5×14,5=384,25см2;
а- ширина настыли, 55+10=65см ( равно расстояние борт – анод плюс 10-15см);
Н- высота блока, 40см;
h- высота блюмса,11,5см;
b - ширина блюмса,23 см;
q = 0,006(1-0.00025 t ср )=0,006(1-0,00025×900)= 0,006(1-0,225)=0,00465 Ом×см
t ср – средняя температура блока, принимаем из практических замеров 9000С
L пр = 2,5 + 0,92Н - 1,1h + 132/ b = 2,5+0,92×40 -132/11,5=2,5+36,6-11,48 = 27,62см
▲ U к ={62 ×0,00465 ×103 + (3,83 ×10-2 ×197,52 +2,87×65×651/3 ) 59/384,25}0,73 ={27,62×0,00465×1000 + (3,83×0,01×39006,25 + 2,87×65×4,021) ×0,154}×0,73={127,052+( 1493,94+750,12)×0,154}×0,73= 345,03мВ
▲ U ош – падение напряжения в ошиновке рассчитывают по отдельным элементам ошиновки и прибавляют падение напряжения в контактах.
На пакете шин постоянного сечения, в которых сила тока не изменяется по длине, падение напряжения может быть вычислено по закону Ома:
Анодные стояки. Рассчитываем перепад одной ветви.
▲ U ош . ст = q l i ош = q l I/ S=3,332×10-6×15,64×0,28×104 =16,154×10-2 =0,16154 в =161,54 мВ
l - длина участка шинопровода, 782×2=15,64 м
q –удельное электросопротивление в стояках,Ом∙см:
q =2,80(1+0,0038× t ) 10-6 =2,8(1+ 0,0038×50)10-6 =2,8×1.19×10-6 = 3,332 ×10-6 Ом∙см;
t –принимаем температуру стояка среднегодовую 500С, практические данные;
i ош – плотность тока, 0,28А/мм2;
Для пакета шин постоянного сечения при достаточно большом числе подводов и отводов тока при условии, что они равномерно распределены по длине пакета и ток в них одинаков ( к такому пакета шин относится анодная ошиновка):
▲ U ош.ан = q l i ош.мак /3= q l I /3 S =3,332×10-6×9,3×0,28×104 /3 =9,606×10-2 /3 =3,202×10-2 = 0,0320в=32мВ
l - длина анодной шины 9,3м
Для тающего пакета шин при достаточно большом числе подводов и отводов тока при условии, что они равномерно распределены по длине пакета и ток в них одинаков ( к такому пакета шин относится катодная ошиновка идущая на входной торец следующей ванны):
▲ U 1ош.к = q l i ош. /2= q l I /2 S мак =3,332×10-6×(9×0,59)×0,28×104 /2=3,332×5,31×0,28×10-2 /2=2,74×10-2=0,0274в=27,4мВ
9×0,59=5, 31м длина участка подключения спусков.
▲ U 2ош.к = q l i ош =3,332×10-6×(9,36-5,31)×0,28×104 =3,332×10-6×4,05×0,31×104= 4,183×10-2=0,04183в=41,83мВ
Падение напряжения в катодной ошиновке идущей на выходной торец следующей ванны
▲ U 1ош.к = q l i ош.мак /3= q l I /3 S на участке подключения спусков
▲ U 1ош.к =3,332×10-6×0,59×0,28×104 /3=0,61×10-2/3 =0,002в=2мВ
▲ U 2ош.к= q l i ош на участке от последнего подключенного спуска, до выходного торца следующей ванны.
▲ U 2ош.к =3,332×10-6×(12,760-0,59)×0,28×104 =3,332×12,17×0,31×10-2 =0,126в=126мВ
▲ U ош.к =27,4+41,83+2+126=197,23мВ
U ош. = ▲ U ош.к +▲ U ош.а +▲ U ош.ст =197,23+32+161,54=390,77мВ
Падение напряжения в контактах принимаем по практическим данным
Катодный блюмс- катодный спуск -0,006В
Катодный спуск –катодная шина -0,003В
Катодный спуск -0,033В
Катодная шина- стояк - 0,003В
Анодная шина- стояк - 0,002В
Штырь-анодная шина -0,008В
Контакт стояк- гибкая шина - 0,002В
ИТОГ -0,057В
▲ U ош = 390,77мв +57мв = 447,77мв= 0,44777В
▲ U ан.эфк – падение напряжения от анодных эффектов зависит от числа эффектов, продолжительности, напряжения вспышки.
▲ U ан.эфк = ( U ан.эфк - U раб ) ∙n ∙ t / 1440
U ан.эфк – напряжение анодного эффекта, ( 30-40В), принимаем 30В
n – количество анодных эффектов на один электролизер( частота вспышек), принимаем1,2 шт
t – продолжительность анодного эффекта, (2-3) мин, принимаем 2,5мин
1440 – количество минут в сутках
▲ U ан.эфк = ( U ан.эфк - U р ) ∙n ∙ t / 1440= (30-4,792) ×1,2× 2,5/1440 = 25,206 ×1,2× 2,5/1440=0,0525В
U р ═Е +▲ U эл +▲ U а +▲ U к +▲ U ош = 1,41 +2,153 +0,43+ 0,35448 + 0,45434 = 4,79182В
▲ U с.ош. – падение напряжения в общесерийной ошиновке рассчитывают исходя из длины шинопроводов, проходящих по торцам корпуса, средним проездам внутри корпуса и между корпусами. Она составляет 0,03-0,05в на ванну. Принимаем 0,04В.
Дата: 2019-12-22, просмотров: 247.
