Розв’язання

1. Підвищення середньої напруги на ванні за рахунок часткового підвищення напруги під час „анодних спалахів”:

2. Підвищення питомої витрати електроенергії за рахунок появи „анодних спалахів”:

3. Зміна параметрів електролізу при заданих „анодних спалахів”:

а)

б)

в)

За використанням[2.].

Завдання № 8

У магнієвому електролізері з нижнім введенням анодів і навантаженням І=88,5 кА встановлено сім анодних блоків шириною Ш=2200 мм, кожний з який складається з восьми графітованих електродів перерізом 200 х а=275 мм і загальною довжиною L=2050 мм. Робоча довжина анодів складає L'=1250 мм. Слід зазначити, що працюють обидві сторони п'яти середніх блоків анодів. Питомий опір графітованих електродів за температури 293 К дорівнює ₂₉₃ = 9,0 Оммм²/м. Температурний коефіцієнт питомого електричного опору графіту =0,000346. Середня температура анодів складає Т=773 К.

Розрахувати зниження напруги в графітових анодах електролізера, що не працювали.

Вихідні дані для розрахунків за завданням № 8 подано в додатку Н, [1].

Розв’язання:

1. Перехідний переріз анодів у ванні:

2. Питомий опір графіту при 770˚С:

3. Падіння напруги у неробочій частині анодів:

4. Під час розрахунку падіння напруги у робочій частині анодів враховуємо, що сила струму за довжиною робочої частини анодів зменшується від повного I до нуля. Тому для розрахунків можна прийняти прохідну густину струму у робочій частині аноду, яка дорівнює половині густини струму у неробочій частини анодів:

5. Сумарне падіння напруги в анодах:

За використанням[2.].

Завдання № 9

Робоча напруга на зовнішніх шинах магнієвого електролізера дорівнює V=5,53 В, в тому числі втрати напруги в зовнішніх шинопроводах і контактах ванни V '=0,26 В. Змінювання ентальпії за реакції

(2.1)

дорівнює 596 кДж/моль, або 142,44 ккал/моль.

Визначити кількість джоулевої теплоти, що виділяється в електролізері під навантаженням І=130,1 кА, якщо вихід щодо струму складає В_Т=78,6 %. Під час розрахунків зневажити виділенням на електродах усіх продуктів, окрім магнію та хлору.

Вихідні дані для розрахунку за завданням № 9 подано в додатку П, [1].

Розв’язання

1. Перепад напруги між катодом та анодом електролізеру:

2. Теплова напруга розпаду розплаву:

3. Кількість джоулевої теплоти, яка виділяється за 1 годину у ванній:

За використанням[2.].

Завдання № 10

Середній вихід щодо струму в алюмінієвому електролізері під навантаженням I=146 кА дорівнює В_Т=87 %, робоча напруга на ванні складає V=4,45 В, у тому числі в зовнішніх «негріючих» шинопроводах і контактах V=0,35 В. Склад газу, одержаного під час згоряння анодів дорівнює Х=53,6 (об.) % СО₂ і Y=46,4 (об.) % СО.

Теплоти реакцій за температури 1223 К:

а) - 1304 кДж; (2.2)

б) - 2059 кДж. (2.3)

Розрахувати кількість джоулевої теплоти, що виділяється в електролізері протягом однієї години.

Вихідні дані для розрахунків за завданням № 10 подано в додатку Н, [1].

Розв’язання:

1. Теплова напруга розкладення для електрохімічних процесів

для реакції (а):

для реакції(б):

2. Доля корисного струму, яка йде на реакцію (а):

Доля корисного струму, яка йде на реакцію (б):

3. Внутрішнє падіння напруги у ванні:

4. Годинна кількість джоулевої теплоти, яка виділяється у ванні:

За використанням[2.].

Відповіді:

Завдання 1. Вихід щодо струму:

Питома витрата електроенергії:

Завдання 2. Витрата анодної речовини:

Висота „згоряння анодів”:

Завдання 3. Періодичність зміни електроліту:

Кількість відпрацьованого електроліту:

Питома витрата карналіту:

Завдання 4. Питома витрата графітових анодів:

Завдання 5. Годинна продуктивність ванни:

;

Питома витрата електроенергії:

Необхідна швидкість руху сплаву Pb-Na у ванні:

Маса збагаченого сплаву:

Необхідна швидкість подавання вихідного катодного сплаву до ванни:

Завдання 6. Тривалість робочого циклу ванни:

Маса одноразового вивантаження збагаченого катодного сплаву:

Маса металевого кальцію в сплаві:

Середньодобове завантаження CaCl₂ до ванни:

Питому витрату електроенергії:

Завдання 7. Підвищення питомої витрати електроенергії:

Один раз на дві доби:

Один раз на добу:

Два рази на добу:

Завдання 8. Зниження напруги в графітових анодах, що не працювали:

Завдання 9. Кількість джоулевої теплоти:

Завдання 10. Кількість джоулевої теплоти:

Використана література:

1. Теоретичні основи електрометалургійних процесів. Розділ «Електроліз розплавлених середовищ». Методичні вказівки до проведення практичних занять та виконання курсової роботи для студентів ЗДІА спеціальності 7.090402 “Металургія кольорових металів” /Укл.: І.Є. Лукошніков, В.І. Іванов. – Запоріжжя, 2005. – 48 с.

2. Фльоров В.Н. Збірник завдань з прикладної електрохімії. Навчальний посібник для вузів./Укл.: В.Н. Фльоров, вид. 2-е, перероб. та доп. Москва: Вища школа,1976.-309 с. с ил.

33