3.3 Расчет плотности поступающего электролита

Плотность электролита при нормальных начальных условиях (20⁰С, 760 мм.рт.ст.) рассчитывается по формуле:

где С_i - концентрация i-го компонента (кроме воды), кг/м³;

b_i – поправочный коэффициент для i-го компонента.

Плотность электролита при рабочей температуре t:

где 0,6 – температурный коэффициент плотности.

Для входящего потока:

3.4 Расчет интенсивностей источников вещества за счет электродных реакций

На электродах идут следующие электрохимические реакции со следующими выходами по току:

К: Вт = 90 % (1)

Вт = 10 % (2)

А: Вт = 100 % (3)

Расчет интенсивностей вещества за счет электродных реакций рассчитывается по следующей формуле:

,

где ν – стехиометрический коэффициент;

z – количество электронов, участвующих в реакции;

M_i – молярная и атомная массы компонентов, кг/моль;

F – постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль;

I – токовая нагрузка, А;

Вт – выход по току электрохимической реакции.

,

,

кг/с,

кг/с,

,

,

.

3.5 Расчет интенсивностей источников вещества за счет перехода его из одного агрегатного состояния в другое

Испарение воды в электрохимических системах возможно за счет равновесного испарения и за счет конвективного уноса паров.

Равновесное испарение имеет место, когда газ насыщается парами воды до равновесного значения. Этот механизм реализуется в случае выделения газообразных продуктов на электродах. Интенсивности источников вещества за счет равновесного испарения рассчитывается по следующей формуле:

,

где - парциальное давление паров воды над электролитом при заданной температуре электролита находим по справочнику [8], мм.рт.ст.,

- атмосферное давление, равное 760 мм.рт.ст.,

S_э - площадь зеркала электролита.

- анодная:

,

- катодная:

.

Для расчета интенсивности испарения за счет конвективного уноса используют эмпирическую формулу:

где 1,27^.10^-2 – коэффициент, характеризующий плотность потока испарения при температуре кипения раствора в сухой воздух, ,

К – безразмерный коэффициент, величина которого зависит от скорости движения воздуха, для данного примера принимаем 0,2,

- парциальное давление паров воды при температуре внешней среды и данной влажности находим в справочнике [8], мм.рт.ст.

- анодная

,

- катодная

3.6 Расчет суммарных источников вещества в катодной и анодной зонах

Суммарные интенсивности источников вещества определяются суммированием различных интенсивностей по компонентам. Результаты для катодной и анодной зон сведены в таблицы 5 и 6.

Таблица 5 – Суммарные источники вещества в катодной зоне

QΣNiSO4	-4,8E-04	кг/с
QΣH2SO4	-1,27E-05	кг/с
QΣH2O	-4,55E-05	кг/с
QΣH2	2,59E-07	кг/с
QΣNi	1,82E-04	кг/с

Таблица 6 – Суммарные источники вещества в анодной зоне

QΣNiSO4	0	кг/с
QΣH2SO4	3,17E-04	кг/с
QΣH2O	-1,19E-04	кг/с
QΣО2	5,18E-05	кг/с