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 U а.у. - падение напряжения в анодном узле.
U к.у. - падение напряжения в катодном узле.
U эл. - падение напряжения в электролите.
U н.р. - направление разложения.
U ан.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 | ||||
| U гр | U раб | U ср | Всего | ||
| В | % | ||||
| Анодные контакты Анод | + + | + + | + + | 0,02 0,565 | 0,45 12,7 |
| Итого в анодном устройстве | + | + | + | 0,585 | 13,1 |
| Электролит Напряжение разложения | + + | + + | + + | 1,70 1,38 | 38,2 31 |
| Итого в электролите | + | + | + | 3,08 | 69,2 |
| Подина Контакты катодного узла Катодный стержень Катодные алюминиевые ленты | + + + + | + + + + | + + + + | 0,35 0,01 0,013 0,020 | 7,86 0,22 0,29 0,45 |
| Итого в катодном устройстве | + | + | + | 0,393 | 8,83 |
Продолжение Таблицы 4
| Статьи падения напряжения | Падение напряжения | |||||
| U гр | U раб | U ср
| Всего | |||
| В | % | |||||
| Анодная ошиновка Катодная ошиновка | - - | + + | + + | 0,18 0,13 | 4,04 2,9 | |
| Итого в ошиновке | - | + | + | 0,31 | 6,97 | |
| Падение напряжения от анодного эффекта общесерийная ошиновка | + - | - + | + + | 0,048 0,04 | 1,1 0,90 | |
| Всего: | 4,1 | 4,4 | 4,45 | 4,45 | 100 | |
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)
Q прих = 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 Рсо2 и Рсо - число молей в час данных газов.
где m = 0,6 (60%), доля СО2 и СО в анодных газах.
Отсюда находим Qан * газов
где цифровые данные 24,886 и 15,238 из Табл.№5 
и 
3. Тепло от электроэнергии
Расход тепла
а) На электрохимическую реакцию
(на разложение глинозема)
б) На нагрев материалов
Температура окружающей среды 250С - загружаем сырье и доводим до t0 процесса 9600C
где 
где 
- расход на часовую производите2ьность (табл.№5).
|
|
|
в) Тепло теряемое с отходящими газами СО2 и СО
и 
- число молей в час данных газов (определены ранее).
г) Тепло, теряемое наружными поверхностями электролизера
При расчете приняты t0 окружающего воздуха 2980К (250С), t0 поверхностей электролизера определяем замерами.
Тепло, теряемое, с рассчитываемых поверхностей, определяем как суммарные потери конвенций и излучение.
Расчеты ведутся по формуле:
где n - коэффициент разложения поверхности
En - степень черноты.
- коэффициент излучении.
20,53 - коэффициент излучения абсолютно черного тела.
S - площадь поверхности.
- в С0 поверхности воздуха.
- t0 в К поверхности воздуха.
Значения тепловых потерь заносим в Таблицу № 6.
Таблица 6 - Показатели тепловых потерь
| Наименование участка поверхности | S м2 | 
| Е | t0C поверх. | t0C возд. | n | Потери тепла Q кДж/ч | ||
| Катодный кожух - вертикальная поверх-ть. - горизонтальная поверх-ть. - днище кожуха | 38,4 6,99 45,23 | 0,89 0,89 0,71 | 0,8 0,8 0,8 | 105 205 102 | 25 25 25 | 2,6 3,3 1,6 | 117271,88 64683,55 100854,75 | ||
| Катодные стержни - вертикальные - горизонтальные | 2,86 4,14 | 0,71 0,71 | 0,8 0,8 | 160 160 | 25 25 | 2,6 3,3 | 13884 21431 | ||
| Корка электролита | 4,1 | 1 | 0,6 | 250 | 25 | 3,3 | 49132,25 | ||
| Поверхность анода - горизонтальная - вертикальная - вертикальная | 23,2 8,95 26,86 | 0,89 0,89 0,89 | 0,8 0,8 0,8 | 145 71 185 | 25 25 25 | 3,3 3,3 3,3 | 121105,66 15946,42 197644,70 | ||
| Поверхность анодных штырей | 21,84 | 0,55 | 0,8 | 90 | 25 | 2,6 | 37273 | ||
| Газосборных колокол - горизонтальная пов-ть. - наклоненная пов-ть. | 2,6 7,14 | 0,8 0,8 | 0,8 0,8 | 320 320 | 25 25 | 3,3 2,95 | 51413 138132 | ||
| Всего потери тепла с поверхности | 928744
| ||||||||
Всего потери тепла с поверхности Q пов = 928744кДж/ч
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 147; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!