2.9.4. Баланс струму

Cила струму, що протікає у ванні:

(2.20)

де i_К = 200А/м² - катодна густина струму,

S_заг - загальна поверхня завантаження, яка визначається за формулою:

S_заг = (м²) (2.21)

Електродні реакції:

К атод: Zn(OH)₄^2- + 2e Zn + 4OH^- Вт=92%

2H₂O + 2e H₂ + 2OH^- Вт=8%

А нод: Zn + OH^- Zn(OH)₄^2- + 2e Вт=100%

: 2H₂O + Zn + 2OH^- H₂ + Zn(OH)₄^2-

Витрата струму,А:

(2.22)

Витрата струму на основну реакцію:

На побічну реакцію:

На анодний процес:

На підставі розрахункових даних складається баланс струму на ванні у вигляді таблиці.

Таблиця.2.9.4.1.Баланс струму

Прихід	Q,А*рік	%	Витрата	Q,А*рік	%
На катоді
Від зовнішнього дж.струму Разом	880 880	100 100	Виділення Zn Виділення Н2 Разом	809,6 70,4 880	92 8 100
На аноді
Від зовнішнього дж.струму Разом	880 880	100 100	Розчинення Zn-го аноду Разом	880 880	100 100

2.9.5. Баланс напруги на ванні

Напруга на ванні з барабанним электролизером (U_б) визначається по формулі, В:

U_б = E_a – E_k + ∆U_ом + ∆U₁ + ∆U_k + ∆U_перф + ∆U_б (2.23)

E_a – E_k (В)

де ∆U_перф – спадання напруги в отворах барабана; ∆U_б – додаткове спадання напруги між деталями в барабані в результаті їхнього переміщення при огортанні.

Спадання напруги в отворах барабана:

= (В) (2.23)

де S_оз – поверхня деталей, завантажених у барабан, 4 м²; m – товщина стінки барабана, 0,005 м; _e – питомий електричний опір електроліту, 6,0 Омм; Д_внеш– діаметр описаної окружності барабана, 0,410 м; l_б - довжина барабана, 0,864 м; К_n – ступінь перфорації поверхні барабана (приймаємо 0,25).

Сума ∆U₁ + ∆U_k визначається як:

∆U₁ + ∆U_k = 0,1( E_a - E_k + U_ом ) (2.24)

∆U₁ + ∆U_k = 0,1( -1,13 + 1,35 + 0,78 ) = 0,1

Додаткове спадання напруги між деталями в барабані ∆U_б ураховується коефіцієнтом 0,4 і становить:

∆U_б = 0,4(E_a – E_k + ∆U_ом + ∆U₁ + ∆U_k + ∆U_перф ) (2.25)

∆U_б =0,4( -1,13 + 1,35 + 0,78 +0,1 + 0,863 ) = 0,7852 (B)

Омічне падіння напруги в електроліті :

∆U_ом = і_ср ^. l_а-k ^. _e= 0,85 (В). (2.26)

∆U_ом=141,421 = 0,678(В)

де _e - питомий електричний опір цинкатного електроліту ,

l_a-k=0,08 (м) - відстань між анодом і катодом,

і_ср - середня густина струму в міжелектродному просторі А/м², яка розраховується :

(2.27)

де і_а - анодна густина струму і дорівнює 1 А/дм²,

Так як в процессі електролізу на електроді утворюються бульбашки водню, які заповнюють електроліт між електродами, то при падінні напруги необхідно враховувати вплив газонаповнення на опір електроліту. В такому випадку ∆U_ом множиться на коефіцієнт, який враховує вплив газонаповнення на омічний опір і дорівнює 1,15:

∆U_ом = і_ср ^. l_а-k ^. _e (в) (2.28)

Таким чином напруга на ванні з барабанним електролізером:

U_в = -1,13 + 1,35 +0,78 +0,1 +0,863 +0,7852 = 2,7482 (В)

Мінімальна напруга джерела струму для ванни цинкування:

U_дс = (В) (2.29)

На підставі розрахункових даних складаємо баланс напруги на ванні. Результати зводимо в таблицю.

Таблиця.2.9.5.1. Баланс напруги

Прихід			Витрата
Стаття приходу	Е,В	%	Стаття витрати	Е,В	%
Напруга на ванні	2,7482	100	1) Ea-Eк 2) ∆Uом 3)∆U1+∆Uk+∆Uперф+∆Uб	0,22 0,78 1,7482	8,005 28,382 63,613
Разом	2,7482	100	Разом	2,7482	100