Электрический расчёт электролизера

Электрический расчёт электролизера заключается в определении всех составляющих падения напряжения на электролизёре, включая напряжение разложения глинозёма и долю увеличения напряжения при анодных эффектах.

Среднее напряжение U_СР, В на электролизёре определяет общий расход электроэнергии на производство алюминия и складывается:

U_СР = Е_Р + U_А + U_П + ∆U_АЭ + U_ЭЛ + U_О + U_ОО (30)

где Е_Р - напряжение разложении глинозема (или ЭДС поляризации), принимаем 1,5 В;

U_А - падение напряжения в анодном устройстве;

U_П - падение напряжения в подине;

∆U_АЭ – доля увеличения напряжения при анодных эффектах;

U_ЭЛ - падение напряжения в электролите;

U_О - падение напряжения в ошиновке электролизёра;

U_ОО - падение напряжения в общесерийной ошиновке.

1 Падение напряжения в анодном устройстве

1.1 Падение напряжения в анодном устройстве U_А, мВ определяется по уравнению А.М. Коробова:

U_А = , (31)

где Sa - площадь анода, см²;

К - количество токоподводящих штырей (формула 20);

L_ср - среднее расстояние от подошвы анода до концов токоподводящих штырей, 25 - 40 см;

d_a - анодная плотность тока, А/см²;

ρ_а - удельное электросопротивление анода 8*10^-3 Ом*см (в интервале температур 750-760°С)

U_А =

2 Падение напряжения в подине

2.1 Падение напряжения в подине, смонтированной из прошивных блоков, определяется по уравнению М.А. Коробова и А.М. Цыплакова, U_П, мВ

U_П = , (32)

где l_пр - приведенная длина пути тока по блоку, см (формула 33);

ρ_бл - удельное сопротивление прошивных блоков 3,72*10^-3 Ом*см;

В_щ - половина ширины шахты ванны, см (формула …22..);

В_бл - ширина катодного блока с учетом набивного шва, см (формула 34);

a - ширина настыли, равна расстоянию от продольной стороны анода до футеровки, (рис. 1);

S_cт – площадь сечения блюмса с учетом заделки, см² (формула 35);

d_a - анодная плотность тока, А/см².

2.2 Приведенную длину пути тока по блоку l_пр, см определяем по уравнению

l_пр = 2,5 + 0,92 * h_бл - 1,1* h_ст (33)

где h_бл - высота катодного блока;

h_ст - высота катодного стержня с учетом заделки, 14,5 см;

В_ст - ширина катодного стержня с учетом заделки, 26 см

l_пр =

2.3 Ширина катодного блока с учетом набивного шва В_бл, см, равна

В_бл = b_б + с (34)

где b_б – ширина подового блока (п. 2.2.1);

с – ширина набивного шва между блоками (из формулы 23).

В_бл =

2.4 Площадь сечения катодного стержня с учетом заливки чугуном равна

S_ст = h_ст * В_ст (35)

S_ст =

2.5 Тогда падение напряжения в подине U_П, мВ составит (по формуле 32)

U_П =

3 Доля увеличения напряжения от анодных эффектов

Величину падения напряжения от анодных эффектов ∆U_АЭ, В определяем по формуле:

∆U_АЭ = (36)

где U_АЭ – напряжение в момент анодного эффекта, принимаю …… В;

n - длительность анодного эффекта, принимаю …… мин;

k - частота анодного эффекта, принимаю …... в сутки;

1440 - число минут в сутках.

∆U_АЭ = -----------------

4 Падение напряжения в электролите

Падение напряжения в электролите, Uэл, В определяется по формуле Форсблома и Машовца

Uэл = (37)

где I - сила тока, А;

р - удельное электросопротивление электролита, 0,53 Ом*см;

l - междуполюсное расстояние, по практическим данным принимаю……см;

Sа - площадь анода, см² (формула …15…);

2 (La + Вa) - периметр анода, см

Uэл = --------------------------------------