Производство алюминия 2 (стр. 4 из 5)

Сопротивление стальных стержней

Исходя из полученных данных, определяем падение напряжения на участках катодных стержней.

Падение напряжения в алюминиевых соединительных лентах ΔUл

Определяем площадь сечения алюминиевых лент:

Конструктивная длина алюминиевых лент:

Удельное сопротивление алюминия при средней t⁰ лент 80⁰C

.

Находим общее сопротивление в соединительных лентах

Падение напряжения в них составит:

Принимаем из практических данных катодные контакты 0,01В

Падение напряжения в катодном узле

Складывается из падения напряжения на подине, катодных контактов, падения напряжения на алюминиевых лентах и участках катодных стержней.

Напряжение разложения

Для электролизеров с полусухими анодами с верхним токоподводом напряжения разложения рассчитывается по формуле:

где

Падение напряжения от анодных эффектов

Определяем по формуле:

где

- превышение напряжения в электролизере во время анодных эффектов.

t- продолжительность анодного эффекта.

n - количество вспышек.

24; 60 - количество минут в сутках.

Частота анодных эффектов от 0,5 - 1; выбираем 1 анодный эффект.

Напряжение от анодных эффектов от 35 - 50В; выбираем 35В.

Продолжительность анодных эффектов 2 - 3мин.; выбираем 2 минуты.

Расчет падения напряжения в ошиновке

Падение напряжения в катодной ошиновке при ее длине

, площади поперечного сечения и удельном сопротивлении составит:

Греющее напряжение

Определяем по формуле:

где Uа.у. - падение напряжения в анодном узле.

Uк.у. - падение напряжения в катодном узле.

Uэл. - падение напряжения в электролите.

Uн.р. - направление разложения.

Uан.эф. - падение напряжения от анодного эффекта.

Суммируя все составляющие находим среднее напряжение:

Падение напряжения в общесерийной ошиновке принимаем по практическим данным 0,04В.

Отсюда

Удельный расход электроэнергии

где J - сила тока.

A - часовая производительность.

24 - количество часов в сутках

Баланс напряжения электролиза

Таблица 4 - Баланс напряжения электролиза

Статьи падения напряжения	Падение напряжения
	Uгр	Uраб	Uср	Всего
				В	%
Анодные контактыАнод	++	++	++	0,020,565	0,4512,7
Итого в анодном устройстве	+	+	+	0,585	13,1
ЭлектролитНапряжение разложения	++	++	++	1,701,38	38,231
Итого в электролите	+	+	+	3,08	69,2
ПодинаКонтакты катодного узлаКатодный стерженьКатодные алюминиевые ленты	++++	++++	++++	0,350,010,0130,020	7,860,220,290,45
Итого в катодном устройстве	+	+	+	0,393	8,83

Продолжение Таблицы 4

Статьи падения напряжения	Падение напряжения
	Uгр	Uраб	Uср	Всего
				В	%
Анодная ошиновкаКатодная ошиновка	--	++	++	0,180,13	4,042,9
Итого в ошиновке	-	+	+	0,31	6,97
Падение напряженияот анодного эффектаобщесерийная ошиновка	+-	-+	++	0,0480,04	1,10,90
Всего:	4,1	4,4	4,45	4,45	100

2.4 Энергетический расчет электролизера

Нормальную работу электролизера можно обеспечить только при условии теплового равновесия, когда расход тепла в единицу времени равняется его приходу.

Энергетический расчет заключается в определении составляющих прихода и расхода энергии в процессе электролиза и в составлении теплового баланса электролизера на основании этих составляющих:

Исходные данные:

сила тока - 155кА

η - 86%

глинозем - 1920кг/т

анодная масса - 530кг

часовая производительность - 44,49кг/ч

электрохимический эквивалент - 0,336

Часовая производительность определяется по формуле:

где А - производительность.

J - сила тока

η - выход по току.

0,336 - электрохимический эквивалент.

А = 0,336 * 155 * 0,86

А = 44,79кг/ч

Зная А, определяем

Приход тепла

Qприх = Qреак + Qан + Qэн

где Qреак - тепло обратной реакции.

Qан - тепло от сгорания анода.

Qэн - тепло от электроэнергии.

Тепловые эффекты реакций протекают при электролизе, получены при t⁰

25 (298⁰К)

Qприх = 2191799, 86 кДж/ч

Расходные коэффициенты

Таблица 5 - Показатели расходных коэффициентов

Наименование глинозема	Расход на 1т.	Расход на часов производительности
Глинозем	1,920	85,99
Анодная масса	0,530	23,74

1. От взаимодействия продуктов электролиза (или тепло обратной реакции)

Тепло обратной реакции определяем по формуле:

где

- тепловой эффект реакции из Табл.№5 15681.

где

- 0,86 - выход по току.

2. Использование тепла анодных газов СО₂ и СО при охлаждении от 960⁰ до 500⁰С где Р_со2 и Р_со - число молей в час данных газов.

где m = 0,6 (60%), доля СО₂ и СО в анодных газах.