Расчет напряжения разложения глинозёма

Напряжение разложения (или ЭДС поляризации) Е_р, В, для ОА составляет:

Е_р = А + 0,37 * d_a + 0,1                                         (2.33)

где А – коэффициент, равен 1,13.

d_a – анодная плотность тока.

Е_р =       В

Падение напряжения в аноде

В данном электролизере применяются трехниппельные анодные блоки типа Б по ТУ 1913-001-00200992-95.

Рисунок 2–Трехниппельный анодный блок. Тип Б

Падение напряжения в обожженном аноде складывается из падения напряжения в угольной части U_УГ, в штанге, кронштейне и ниппеле и в контактах ниппель-анод U_НА, кронштейн-ниппель U_КН, штанга-кронштейн U_ШК.

Падение напряжения в угольной части анода ΔU_уг, В, рассчитывают по уравнению:

U_уг=                                               (2.34)

где ρ_a – удельное электросопротивление анода, Ом*см;

l –расстояние от подошвы анода до дна ниппельного гнезда, 46 см;

S_a – площадь сечения одного блока, см²;

n_H – число ниппелей, 3

Удельное электросопротивление угольного анода ρ_а, Ом * см:

ρ_а = 0,007 * (1 – 0,00025 * t_анода)                                (2.35)

где t_анода – 700 ºС

ρ_а =            Ом*см

 

U_уг =    В

Падение напряжения в алюминиевой штанге U_шт, В:

U_шт=                                              (2.36)

где ρ_шт – удельное сопротивление штанги, 3,54*10^-6 Ом*см;

l – длина штанги 255,5 см;

I– сила тока, А;

S_шт – площадь сечения штанги, 14*15,6 = 218,4 см²;

N_б - число анодных блоков.

U_шт =

U_a = U_уг + U_шт + U_кр + U_н + U_на + U_нкшк                         (2.37)

Для упрощения расчета можно воспользоваться практическими данными, которые неоднократно подтверждались, приведенными в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Падение напряжения в трехниппельном аноде

Размеры в вольтах

Наименование участка анода	Величина
UУГ угольной части
Uшт - штанга
Uкр в кронштейне	0,0016
Uн в ниппеле	0,008
Uна в контакте ниппель-анод	0,09
Uкр - контакт шина-штанга	0,01
Uнк в контактах ниппель-кронштейн	0,003
Uшк в контактах штанга-кронштейн	0,003
Падение напряжения в обожженном аноде

 

Таким образом, составляет:

U_a = 0,074 + 0,037+ 0,0016+ 0,0027 + 0,22 + 0,006 = 0,341 В

Падение напряжения в подине

Падение напряжения в подине U_п, В, определяем по уравнению М. А. Коробова и А. М. Цыплакова:

U_п= ,         (2.38)

где l_пр – приведенная длина пути тока по блоку, см;

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

В_ш – половина ширины шахты ванны, 188 см;

а – ширина настыли, расстояние от продольной стороны анода до боковой футеровки, см;

S_ст – площадь сечения стержня, см²;

d_a – анодная плотность тока, А/см².

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

l_пр = 2,5 + 0,92 * h_б – 1,1 * h_ст +                         (2.39)

где h_б – высота блока, 40 см;

h_ст – высота стержня, 14,5 см.

В_ст– ширина блюмса с учётом заделки 26,5 см

l_пр =            см

Ширина подового блока с учетом набивного шва B_бл, см:

В_бл = b_б + с                                                           (2.40)

В_бл = 55 + 4 = 59 см

Площадь сечения катодного стержня S_ст, см², с учетом заделки равна:

S_ст = h_ст * В_ст                                               (2.41)

S_ст =            см²

Тогда падение напряжения в подине U_п, В, составит:

U_п =

Доля падения напряжения от анодных эффектов

Величину падения напряжения от анодных эффектов ΔU_аэ, В, определяем

ΔU_аэ =                                                (2.42)

где U_аэ – напряжение на электролизере в момент анодного эффекта, 30 В;

n – длительность анодного эффекта, принимаем         мин;

k – частота анодного эффекта в сутки, принимаем             ;

1440 – число минут в сутках.

ΔU_аэ =           В