Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовик Расчет алюминиевого электролизера с пр...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.47 Mб
Скачать

1.15 Температура.

Обычно средняя температура расплава при электролизе составляет 950 - 960 . С повышением температуры выход по току падает (рис.5) вследствие взаимодействия выделившегося на катоде алюминия с газовой фазой, образовавшейся на аноде. С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что приводит к запутыванию в нем металла, а значит к затруднению разряда ионов алюминия на катоде и увеличении его циркуляции.

Рис.5. Зависимость выхода по току от температуры расплава.

1.16 Плотность тока.

С увеличением плотности тока увеличивается выход по току (рис.6). Так как в электролите имеются катионы двух металлов - , то при определенной плотности тока возможен разряд ионов на катоде, и тогда выход по току алюминия начинает падать.

Рис.6. Влияние плотности тока на выход по току.

1.17 Межполюсное расстояние.

Влияние расстояния между электродами на выход по току вполне объясним с точки зрения растворимости металлов в расплавленных солях. С увеличением междуполюсного расстояния перенос растворенного металла от катода к аноду диффузией и конвекцией затруднен вследствие увеличения пути прохождения металла. Благодаря увеличению междуполюсного расстояния потери уменьшаются, и выход по току увеличивается, но и увеличивается падение напряжения в электролите, а также удельный расход электроэнергии (рис.11). Снижение межполюсного расстояния приводит к уменьшению количества электролита, вследствие чего скорость циркуляции возрастает, что вызывает рост потерь металла и снижение выхода по току.

Рис.7. Зависимость выхода по току от межполюсного расстояния.

Но следует учесть, что напряжение на ванне прямо пропорционально междуполюсному расстоянию:

где - напряжение на ванне, В

- напряжение разложения, В

- удельное сопротивление электролита,

- плотность тока,

- междуполюсное расстояние, см

и, следовательно, будет расти с увеличением его, а это приведет к большому расходу электроэнергии. В современной алюминиевой промышленности междуполюсное расстояние составляет 4,5 - 5,5 см.

1.18 Состав электролита и криолитовое отношение.

При больших к.о. (2,6-2,7) решающую роль играет реакция образования натрия:

При малых к.о. (2,2-2,3) - образование субфторида алюминия:

Таким образом, с уменьшением к.о. до 2,2 - 2,3 выход по току увеличивается (рис. 8).

Рис.8. Зависимость выхода по току от криолитового отношения.

Зависимость выхода по току от различных факторов выражает формула Г.А.Абрамова, предложенная им в 1936 г:

где D - среднегеометрическая плотность тока,

причем и - соответственно анодная и катодная плотность тока;

1 - междуполюсное расстояние, см;

К - константа, зависящая от температуры электролита.

2 Конструктивный расчет алюминиевого электролизера

2.1Расчет анодов

Зная силу тока (55кА) и анодную плотность тока (0,9 А/см2) по данным практики, определим площадь анода, см2:

В качестве анода принимаем обожженный анодный блок размером .

Для такого электролизера рассчитывается необходимое количество анодов:

,

где Lб – длина анодного блока, см;

Bб –ширина анодного блока, см.

К установке принимаем 14 анодов по 7 штук в ряду.

Расстояние между блоками по продольной стороне составляет а = 50мм, а между рядами блоков b = 100мм.

Тогда длина анодного массива составляет, мм:

,

а ширина: