电解槽设计模版(共22页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上学校代码： 10128学 号：xxxxxxxxxxx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：_______________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……………………………………………………86.2.1 CO2气体消耗热………………………………………………86.2.2 CO气体消耗热量……………………………………………96.2.3 CO、C02气体消耗热量………………………………………96.2.4铝电解反应耗热………………………………………………96.2.5 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……………………………………………………………14 6.4.1 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 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） 计算每小时生产量，每天按24个小时工作日 计算电解槽通过的电流强度（其中电流密度取90%） 由可以得到 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/由可以得到:5 计算阳极炭块数阳极炭块组如下图1所示： 图1阳极炭块组示意图（单块组）每块阳极水平截面积，则阳极炭块组（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：槽膛长度为：槽膛深度一般为500～600mm，根据阳极炭块的尺寸选择600mm7 设计槽壳尺寸槽壳各层材料示意图如下图所示：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/mc)470.84+0.00058t0.814+0.00022 t耐火温度(c)1580158010007.1侧壁先预设炭块的厚度为=120mm，则对于同一墙体的值都是相同的，所以，考虑到砖的尺寸标准选65mm核算合理性，所以合理7.2 槽壳底层预设炭块的厚度为，下面的碳素垫=40mm则，对于同一墙体的值都是相同的，所以根据砖的标准厚度，选取两层粘土质耐火砖130mm，外加3mm的水泥堵缝共133mm选取2层红砖，所以=106mm核算合理性：所以此设计是合理的7.3 槽壳尺寸槽壳宽度：槽壳长度：槽壳深度：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 二氧化碳的生成量其中— 1小 时 二 氧化 碳生成量，单位为千克每小时(kg/h)3 一氧化碳生成量- 1小时一氧化碳生成量，单位为千克每小时(kg/h),则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 发热电压:为体系电压（取4.1V）电流效率:使用气体分析仪测定CO，CO2浓度，导出N值，按公式计算电流效率导出4.4 小时产铝量:由计算求得。