Падение напряжения в ошиновке

Падение напряжения в ошиновке каждого электролизёра принимаем на основании замеров на промышленных электролизерах, U_О = 0,25 В.

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

Результаты расчётов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 - Электрический баланс электролизера на силу тока _____ кА

Размеры в вольтах

Наименование участков	Ucp	Up	U гр
Ер -
UА -
UП -
UЭЛ -
ΔUАЭ -		—
UО -
UОО -		—	—
Итого

 

При расчёте электрического баланса получены значения напряжений (дать определение):

Ucp -                                                                                                                                                                                                                                                          

                                                                                                                                  

________________________________________________________________________

Up -                                                                                                                          

                                                                                                                                                                                                                                                                 

___________________________________________________________________

U гр -                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

 

 

Тепловой баланс электролизера

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

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 от электролизёра.

Приход тепла

4.1.1 Приход тепла от прохождения электрического тока Qэл, кДж:

Q эл  = 3600 * I * U_гр * τ                                                  (39)

где 3600 – тепловой эквивалент одного кВт*ч;

I – сила тока, кА;

U_гр – греющее напряжение, В (таблица 2);

τ – время, один час.

Q эл  =

4.1.2 Приход тепла от сгорания угольного анода Qан, кДж:

Qан = Р¹_СО2 * ∆H^T_CO2  + Р¹_СО  * ∆H^T_CO                                       (40)

где Р¹_СО2  и Р¹_СО – число киломолей оксидов углерода;

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

∆H²⁹⁸_СО2 = 394 070 кДж/кмоль

∆H²⁹⁸_СО  = 110 616 кДж/кмоль

Количество киломолей оксидов углерода определяется исходя из формул (10 и 11):

Р¹_СО2  =                                                          (41)

где Р_СО2 – количество образовавшегося диоксида углерода, кг;

44 – молекулярная масса СО₂

Р¹_СО2  = ----------

Р¹_СО  =                                                              (42)

где Р_СО – количество образовавшегося оксида углерода, кг;

28 – молекулярная масса СО

Р¹_СО  = ---------

Qан =                                                                         

Расход тепла

4.2.1 На разложение глинозема расходуется тепла Q_Г, кДж:

Q_Г = R¹_Г * ∆H^T_Г                                                              (43)

где  R¹_Г - расход глинозёма, кмоль (формула 44);

∆H^T_Г - тепловой эффект образования оксида алюминия при 25˚С (298 К), 1676000 кДж/кмоль

R¹_Г  =                                                          (44)

R¹_Г  = ---------------

Q_Г =

4.2.2 Потери тепла с выливаемым из ванны алюминием рассчитываются, исходя из условия, что количество вылитого алюминия соответствует количеству наработанного за то же время. Тогда потери тепла Q_Al, кДж с выливаемым алюминием составят: 

Q_Al = Р¹_Al * (∆H^T1_Al - ∆H^T2_Al)                                          (45)

где Р¹_Al - количество наработанного алюминия, кмоль определяемое по формуле (46);

∆H^T1_Al - энтальпия алюминия при температуре 960°С составляет 43 982 кДж/кмоль;

∆H^T2_Al - энтальпия алюминия при температуре 25 °С равна 6 716 кДж/кмоль. 

Р¹_Al =                                                           (46)

Р¹_Al = ------------------

Q_Al =                                                              

4.2.3 Унос тепла с газами при колокольной системе газоотсоса рассчитываем, принимая, что разбавление газов за счет подсоса воздуха в систему отсутствует. Расчет ведём на основные компоненты анодных газов – оксид и диоксид углерода. Тогда унос тепла с газами Q_газ, кДж будет:

Q_газ = Р¹_СО *(ΔH^T1_CO - ΔH^T2_CO)  +  Р¹_СО2 *(∆H^T1_CO2 - ∆H_T2^CO2)                  (47)

где Р¹_СО и Р¹_СО2 – количество CO и CO₂, кмоль

∆H^T1_CO  – энтальпия СО при температуре 550°С, равна 24 860 кДж/кмоль

∆H^T2_CO – энтальпия СО при температуре 25°С, равна 8 816 кДж/кмоль

ΔH^T1_CO2 – энтальпия СО₂ при температуре 550°С, равна 40 488 кДж/кмоль 

ΔH^T2_CO2 –энтальпия СО₂ при температуре 25°С соответственно, 16 446 кДж/кмоль

Q_газ =

4.2.4 Потери тепла в окружающую среду определяются на основании законов теплоотдачи конвекцией, излучением и теплопроводностью. Так как электролизер представляет собой сложную систему, изготовленную из различных материалов, то для упрощения расчетов, потери тепла конструктивными элементами электролизёра Q_П, кДж определяются по разности между приходом и расходом тепла по рассчитанным статьям:

Qп  =  (Q эл + Qан) - (Q_Г + Q_Al + Q_газ)                              (48)

Qп  =  

Результаты расчета представлены в таблице 3

Таблица 3 - Тепловой балансэлектролизера на силу тока______кА

Приход тепла	кДж	%	Расход тепла	кДж	%
От прохождения электроэнергии			На разложение глинозёма
			С вылитым металлом
От сгорания угольного анода			С отходящими газами
			Конструктивными элементами и с поверхности электролизёра
Итого		100,00	Итого		100,00

 

 

---

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 153; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!