1.3.3 Доля увеличения напряжения от анодных эффектов

Величину падения напряжения от анодных эффектов ∆U_АЭ, В определяем по формуле:

(36)

где U_АЭ – напряжение в момент анодного эффекта, принимаем 30 В;

n - длительность анодного эффекта, принимаем 0,8 мин;

k - частота анодного эффекта в сутки, принимаем 0,5;

1440 - число минут в сутках.

В

Падение напряжения в электролите

Падение напряжения в электролите, Uэл, В определяется по формуле Форсблома и Машовца:

(37)

где I - сила тока, А;

р - удельное электросопротивление электролита, равно 0,53 Ом _* см;

l - межполюсное расстояние, по практическим данным принимаем 5,5 см;

Sа - площадь анода, см² (формула );

2 (La + Вa) - периметр анода, см.

В

1.3.4 Падение напряжения в ошиновке электролизёра

Падение напряжения в ошиновке электролизёра принимаем на основании замеров на промышленных электролизерах: ∆U_О = 0,3 В

Падение напряжения в общесерийной ошиновке

Падение напряжения в общесерийной ошиновке принимаем на основании практических данных: ∆U_ОО = 0,016 В

Таблица 2 - Электрический баланс электролизера на силу тока 175000 кА

Наименование участков	Ucp	Up	Uгр
Ер	1,5	1,5	1,5
UА	0,523	0,523	0,523
UП	0,323	0,323	0,323
UЭЛ	1,982	1,982	1,982
UАЭ	0,012	--	0,012
UО	0,3	0,3	0,3
UОО	0,016	--	--
Итого:	4,656	4,628	4,640

1.4 Тепловой баланс электролизёра

Нормальная работа электролизёра возможна только при соблюдении теплового равновесия, когда приход и расход тепла в единицу времени при установившемся режиме электролиза становятся равными, т.е. Qпр = Qрасх

Приход тепла в электролизёр осуществляется от прохождения постоянного электрического тока и от сгорания анодной массы.

Тепловой баланс составляют применительно к определённой температуре: окружающей среды или температуре протекания процесса. Обычно составляют баланс при температуре 25С.

В этом случае уравнение теплового баланса можно представить в виде:

Qэл + Qан = Q_Г + Q _Al + Q_газ + Qп, (38)

где Qэл - приход тепла от электроэнергии;

Qан - приход тепла от сгорания анода;

Q_Г - расход тепла на разложение глинозёма;

Q _Al - тепло, уносимое с вылитым металлом;

Q_газ - тепло, уносимое отходящими газами;

Qп - потери тепла в окружающее пространство.

1.4.1 Расчет приход тепла

Приход тепла от прохождения электрического тока Qэл, кДж определяется по уравнению:

Q эл = 3600 * I * U_гр (39)

где 3600 – тепловой эквивалент 1 кВт_*ч, кДж;

I – сила тока, кА;

U_гр – греющее напряжение, В (из таблицы 2);

τ – время, часы.

Q эл = 3600 * 175 * 4,64 = 2923200 кДж

Приход тепла от сгорания угольного анода Qан, кДж определяется:

Qан = Р¹_{СО2 *} ∆H^T_CO2 + Р¹_{СО *} H^T_CO (40)

где Р¹_СО2 и Р¹_СО – число киломолей оксидов углерода; определяется по материальному балансу исходя из формул (10 и 11);

∆Н^Т_СО2 и ∆Н^Т_СО – тепловые эффекты реакций образования СО₂ и СО из углерода и кислорода при 25 ˚С (298 К):

∆H²⁹⁸_СО2 = 394 070 кДж/кмоль

∆H²⁹⁸_СО = 110 616 кДж/кмоль

(41)

кмоль

(42)

кмоль

Qан =1,0843*394070 +0,721*110616 =507044,237 кДж