Электрический баланс электролизёра

Электрический расчёт заключается в нахождении среднего напряжения на электролизёре, которое определяет общий расход электроэнергии на производство алюминия всех составляющих падения напряжения на электролизёре.

Среднее напряжение равно

Uср = Ер + Uа + Uп + ∆Uаэ + Uэл + Uо + Uоо,               (30)

где Е_Р - напряжение разложении глинозема (или ЭДС поляризации) 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.

Падение напряжения в анодном устройстве

Падение напряжения в анодном устройстве состоит из суммы падений напряжения в ошиновке, контактах и теле анода. Для определения падения напряжения в теле анода U_А, мВ с верхним токоподводом пользуются уравнением, предложенным М.А. Коробовым.

U_А = ,                  (31)

где  Sa - площадь анода,см²;

К - количество токоподводящих штырей;

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

d_a - анодная плотность тока, А/см²;

ρ_а - удельное электросопротивление анода в интервале температур 750-950°С равно 8*10^-3 Ом*см.

U_А =   

Падение напряжения в подине

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

U_П =                  (32)

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

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

В_ш - половина ширины шахты ванны, см;

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

a - ширина настыли, равна расстоянию от продольной стороны анода до боковой футеровки, см;

S_cт – площадь сечения блюмса, см² (35);

d_a - анодная плотность тока, А/см².

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

                                                            (33)

где h_бл - высота катодного блока, см;

h_ст - высота катодного стержня, 14,5 см;

В_ст - ширина катодного стержня, 26 см

l_пр =

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

В_бл = b_б + с,                                                (34)

где b_б – ширина подового блока, см;

с – ширина набивного шва между блоками, см.

В_бл =

Площадь сечения катодного стержня с учетом заделки равна:

S_ст = h_ст * В_ст                                                      (35)

S_ст =

Тогда падение напряжения в подине U_П, мВ составит:

U_П =

Доля падения напряжения от анодных эффектов

Величина падения напряжения от анодных эффектов ∆U_АЭ, В определяется:

∆U_АЭ =                                                          (36)

где U_АЭ – напряжение в момент анодного эффекта, принимаем      В;

n - длительность анодного эффекта, принимаем      мин;

k - частота анодного эффекта в сутки, принимаем     ;

1440 - число минут в сутках.

∆U_АЭ =

Падение напряжения в электролите

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

                                      (37)

где I - сила тока, А;

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

l - междуполюсное расстояние, см;

Sа - площадь анода, см²;

2 (La + Вa) - периметр анода, см.

Uэл =