电解槽设计模版剖析

课程设计说明书

题 目： 年产x x 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-x x 指导教师：

2009年xx 月

学校代码： 10128 学 号：xxxxxxxxxxx

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 (1)

1预设电解槽的个数 (1)

2电解槽的类型 (1)

3计算电流效率 (1)

4阳极尺寸的选择 (1)

5计算阳极炭块数 (1)

6算槽膛尺寸 (1)

7计槽壳各部分尺寸 (2)

7.1侧壁 (3)

7.2槽壳底层 (3)

7.3槽壳尺寸 (4)

第三章设计校核 (5)

一能量平衡计算 (5)

1 能量平衡的计算原则 (5)

1.1 能量平衡计算温度基础 (5)

1.2 能量平衡的计算体系 (5)

1.3 槽体散热损失计算部位 (5)

1.4 能量收入、支出平衡的计算时间单位 (5)

2 二氧化碳的生成量 (6)

3 一氧化碳生成量 (6)

4 计算参数选择与测试项目 (6)

5 能量平衡计算原则 (7)

6 测试数据处理及计算公式 (8)

6.1 能量收入计算 (8)

6.2 能量支出计算 (8)

6.2.1 CO2气体消耗热 (8)

6.2.2 CO气体消耗热量 (9)

6.2.3 CO、C02气体消耗热量 (9)

6.2.4铝电解反应耗热 (9)

6.2.5 铝液带走热 (10)

6.2.6 残极带走热 (10)

6.2.7钢爪带走热 (11)

6.2.8 换极散热 (11)

6.2.8.1 对流散热 (11)

6.2.8.2辐射散热 (12)

6.2.8.3换极散热 (12)

6.2.9空气带走热 (13)

6.2.10 电解槽散热 (13)

6.3 电解槽能量平衡表 (14)

6.4 能量利用率 (14)

6.4.1 有效能量 (14)

6.4.2 收人能量 (15)

6.4.3 能量利用率 (15)

6.4.4 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）。

d t /42857.1350500=÷

计算每小时生产量，每天按24个小时工作日

h kg /52.592442857.1=÷

计算电解槽通过的电流强度（其中电流密度取90%）

由ηI M 3355

.0=可以得到 KA M I 118.1979

.03355.052

.593355.0=⨯==

η

考虑到电流效率可能达不到预期的数值，取I=200KA

4 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/Cm A 由阳阳S I D =

可以得到:227.27027074

.0200000cm D I S ===阳阳 5 计算阳极炭块数

阳极炭块组如下图1所示：