电解槽设计模版

铝解槽设计说明书-1-课程设计说明书题目：年产xx万吨铝电解槽设计学生姓名：学院：材料科学与工程班级：冶金06-xx指导教师：2009年xx月学校代码：10128学号：xxxxxxxxxxx铝解槽设计说明书-2-内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：冶金工程课程设计学院：班级：冶金06-xx学生姓名：___学号：_指导教师：一、题目铝电解槽的设计（年产铝量20万吨）二、目的与意义1.通过课程设计，巩固、加深和扩大在冶金工程专业课程及相关课程教育中所学到的知识，训练学生综合运用这些知识去分析和解决工程实际问题的能力。2.学习冶金炉设计的一般方法，了解和掌握常用冶金设备或简单冶金设备的设计方法、设计步骤，为今后从事相关的专业课程设计、毕业设计及实际的工程设计打好必要的基础。3.使学生在计算、制图、运用设计资料。熟练有关国家标准、规范、使用经验数据、进行经验估算等方面受全面的基础训练。三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）设计年产量20万吨的电解槽，冶金工程基础课程设计一般要求学生完成以下工作：电解槽装配图一张（0号图纸）；零件工作图一张（铝电解母排）；设计计算说明书一份（要求用A4纸）。四、工作内容、进度安排课程设计可分为以下几个阶段进行。1.设计准备（1）阅读和研究设计任务书，明确设计任务与要求；分析设计题目。（2）参阅有关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。2.装配草图的设计与绘制（1）装配草图的设计准备工作，主要是分析和选定设计方案。（2）初绘装配草图。（3）完成装配草图，并进行检查与修正。3.装配工作图的绘制与完成（1）绘制装配图。（2）标注尺寸、配合及零件序号。（3）编写零件明细表、标题栏、技术特性及技术要求等。五、主要参考文献[1]成大先主编.机械设计手册.第一卷.第五版.北京：化学工业出版社1969.[2]郭鸿发主编.冶金工程设计设计基础.第一册.北京：冶金工业出版社，2006.[3]唐谟唐主编.火法冶金设备.中南大学出版社，2003.审核意见系（教研室）主任（签字）指导教师下达时间年月日指导教师签字：_______________铝解槽设计说明书-3-目录第一章设计任务………………………………………………………………1第二章设计步骤………………………………………………………………11预设电解槽的个数………………………………………………………12电解槽的类型……………………………………………………………13计算电流效率……………………………………………………………14阳极尺寸的选择…………………………………………………………15计算阳极炭块数…………………………………………………………16算槽膛尺寸………………………………………………………………17计槽壳各部分尺寸………………………………………………………27.1侧壁…………………………………………………………………37.2槽壳底层……………………………………………………………37.3槽壳尺寸……………………………………………………………4第三章设计校核………………………………………………………………5一能量平衡计算…………………………………………………………51能量平衡的计算原则…………………………………………………51.1能量平衡计算温度基础…………………………………………51.2能量平衡的计算体系……………………………………………51.3槽体散热损失计算部位…………………………………………51.4能量收入、支出平衡的计算时间单位…………………………52二氧化碳的生成量……………………………………………………63一氧化碳生成量………………………………………………………64计算参数选择与测试项目……………………………………………65能量平衡计算原则……………………………………………………76测试数据处理及计算公式……………………………………………86.1能量收入计算……………………………………………………86.2能量支出计算……………………………………………………86.2.1CO2气体消耗热………………………………………………86.2.2CO气体消耗热量……………………………………………96.2.3CO、C02气体消耗热量………………………………………96.2.4铝电解反应耗热………………………………………………9铝解槽设计说明书-4-6.2.5铝液带走热……………………………………………………106.2.6残极带走热……………………………………………………106.2.7钢爪带走热………………………………………………………116.2.8换极散热………………………………………………………116.2.8.1对流散热………………………………………………………116.2.8.2辐射散热………………………………………………………126.2.8.3换极散热………………………………………………………126.2.9空气带走热………………………………………………………136.2.10电解槽散热……………………………………………………136.3电解槽能量平衡表……………………………………………………146.4能量利用率……………………………………………………………146.4.1有效能量…………………………………………………………146.4.2收人能量…………………………………………………………156.4.3能量利用率………………………………………………………156.4.4能量平衡测试误差………………………………………………15二物料平衡计算………………………………………………………………15三电压平衡校核………………………………………………………………15参考文献…………………………………………………………………………17铝解槽设计说明书-5-摘要本设计说明书主要介绍了年产量20万吨铝电解槽的设计步骤和设计过程，对电解槽槽膛、槽壳的尺寸计算。对耐火材料和保温材料以及侧壁和槽底材料的选择、电流强度的选择、阳极碳块尺寸的选择、阴极碳块的选择做了说明、并且对这些设计合理性的校核(包括能量、物料、电压的平衡计算)都做了简要的阐述。此外，还对电解槽的结构以及用途做了简要的说明。关键词:铝电解槽;物料平衡;槽壳铝解槽设计说明书-6-第一章设计任务预设计年产铝20万吨的电解槽。第二章设计步骤1预设电解槽的个数年产20万吨铝，预设400个电解槽。2电解槽的类型采用中部下料预焙阳极电解槽3计算电流效率计算每个电解槽的年产量年吨/500400200000计算每天生产铝的量（去除节假日、维修日、意外事件等共15天，一年按350个工作日计算）。dt/42857.1350500计算每小时生产量，每天按24个小时工作日hkg/52.592442857.1计算电解槽通过的电流强度（其中电流密度取90%）由IM3355.0可以得到KAMI118.1979.03355.052.593355.0考虑到电流效率可能达不到预期的数值，取I=200KA4阳极尺寸的选择对于200KA的电流强度阳极的电流密度为0.74/2/CmA由阳阳SID可以得到:227.27027074.0200000cmDIS阳阳5计算阳极炭块数阳极炭块组如下图1所示：铝解槽设计说明书-7-图1阳极炭块组示意图（单块组）每块阳极水平截面积2188925.58152cmS，则阳极炭块组30889225.270270N（块）即30组，分两行排列之，每行15组炭块。6计算槽膛尺寸根据经验，阳极炭块组至大面一般为300～500mm，取400mm。至小面一般为450～500mm，取500mm。阳极炭块之间的缝隙一般采用40～50mm，取50mm，槽子中间缝隙要安装下料装置，一般采用200～300mm，取280mm。各部分尺寸如图2。图2槽膛内尺寸则槽膛宽度为：mma4120280152024002。槽膛长度为：mmb103754502501458515。槽膛深度一般为500～600mm，根据阳极炭块的尺寸选择600mm。7设计槽壳尺寸槽壳各层材料示意图如下图所示：铝硅合金导杆20085铝解槽设计说明书-8-图3槽壳各层材料各材料的热导率和耐火温度如表1所示：表1各材料地热导率和耐火温度材料炭块粘土质耐火砖红砖热导率(w/m°c)470.84+0.00058t0.814+0.00022t耐火温度(°c)1580158010007.1侧壁先预设炭块的厚度为1=120mm，则33.1958312.09501000471211ttq对于同一墙体的q值都是相同的，所以mmmqtt94.6306394.033.19583)50950(393.1)(3222，考虑到砖的尺寸标准选265mm。核算合理性qttq76.19387391.1065.04712.0501000221131'，所以合理。7.2槽壳底层摄氏度摄氏度摄氏度摄氏度摄氏度摄氏度摄氏度三氧化二铝粉红砖粘土质耐火砖碳素垫阴极炭块粘土质耐火砖炭块铝解槽设计说明书-9-预设炭块的厚度为mm4503，下面的碳素垫4=40mm。则734.4766003.004.045.095010004743433ttq，对于同一墙体的q值都是相同的，所以mmmqtt226.131131226.0734.4766)500950(391.1)(5445根据砖的标准厚度，选取两层粘土质耐火砖130mm，外加3mm的水泥堵缝共5133mm。mmmqtt66.8708776.0734.4766)100500(0465.1)(6556，选取2层红砖，所以6=106mm。核算合理性：qttq244.4390046.1106.0391.113.047493.01001000564534363'所以此设计是合理的。7.3槽壳尺寸槽壳宽度：mma449632652120241201槽壳长度：mmb10751326521202103751槽壳深度：mmc13815340532652404506001铝解槽设计说明书-10-第三章设计校核一能量平衡计算1能量平衡的计算原则1.1能量平衡计算温度基础计算电解槽能量平衡的温度基础，取T=298K(250C)为温度基础。1.2能量平衡的计算体系密闭型预焙槽的能量平衡计算体系见图，应包括:槽底-槽壳侧部(包括端部)-阴极钢棒头-槽沿板-四面侧部槽罩-顶部水平罩-铝导杆。图4电解槽能量平衡计算体系示意图1.3槽体散热损失计算部位为了准确地计算电解槽的槽体散热损失，将槽体分为如下几个部分进行计算:a)槽壳侧钢板；b)槽壳端钢板；C槽底钢板；d)槽壳侧部及端部筋板；e)槽沿板；f)槽四周槽罩；g)槽顶水平罩；h)铝导杆；i)阴极钢棒。1.4能量收入、支出平衡的计算时间单位铝解槽设计说明书-11-能量收人、支出平衡的计算时间单位以1h为计算时间单位。2二氧化碳的生成量hkgMpco/83.8052.592744)9.012(432744)12(432'其中2'cop—1小时二氧化碳生成量，单位为千克每小时(kg/h)。hkmolpncoco/837.14483.804422'3一氧化碳生成量hkgMpco/57.452.592728)19.01(322728)11(32'cop'-1小时一氧化碳生成量，单位为千克每小时(kg/h),则hkmolpncoco/17.02857.428'4计算参数选择与测试项目4.1电流强度:为测试期间系列电流平均值。4.2电解温度:为测试期间每小时测试一次的电解质温度平均值。（取1000摄氏度）4.3发