Реферат: Расчет электролизера

,

где g – толщина гарниссажа на уровне металла.

Тогда плотность тока в электролите (катодная плотность тока) составит:

.

2.5 Электрический баланс электролизёра

Для производства алюминия требуются большие затраты электрической энергии, и вопрос о снижении её расхода является одним из важнейших в алюминиевой промышленности. Вот почему необходимо знать, на каких участках электролизёра происходят потери электроэнергии, и от каких причин они зависят.

Расчёт электрического баланса состоит в определении падений напряжения в конструктивных элементах электролизёра, в электролите и напряжений поляризации.

Различают три вида напряжений:

1. Среднее напряжение U – включает в себя все виды падения напряжения, в том числе среднее повышение напряжения от анодных эффектов и падение напряжения в общесерийной ошиновке;

2. Рабочее напряжение U_р – это фактическое напряжение, определяемое показаниями вольтметра на ванне, т.е. среднее напряжение без учёта падения напряжения в общесерийной ошиновке и среднего повышения напряжения от анодных эффектов;

3. Греющее напряжение U_гр – учитывает падение напряжения во всех греющих элементах электролизёра, т.е. находящихся внутри того объекта, с поверхности которого рассчитываются потери тепла в окружающее пространство. Греющее напряжение обязательно включает в себя и напряжение поляризации.

Таким образом можно записать:

;

;

,

где: Е – напряжение поляризации, В;

DU_эл – падение напряжения в электролите, В;

DU_а – падение напряжения в аноде, В;

DU_к – падение напряжения в катоде, В;

DU_ош – падение напряжения в ошиновке ванны, В;

DU_аэ –повышение падения напряжения за счёт анодных эффектов, В;

DU_с – падение напряжения в общесерийной ошиновке, В.

2.5.1 Напряжение поляризации

Напряжение поляризации, или ЭДС поляризации представляет собой термодинамическую величину напряжения разложения для реакции разложения глинозёма с образованием СО₂ , плюс анодные и катодные перенапряжения, минус деполяризация, вызванная растворенным в электролите алюминием [7].

Оценить величину напряжения поляризации (ЭДС поляризации) можно по значениям трех её составляющих: напряжения разложения глинозема, катодного и анодного перенапряжений.

Величину практического напряжения разложения глинозема можно выразить следующим образом [7]:

,

где – напряжение разложения глинозема до СО₂ , составляющее 1,19 В при температуре 1223 К; – напряжение разложения до СО, составляющее 1,08 В при температуре 1223 К.

Анодное перенапряжение имеет концентрационную составляющую, связанную с замедленной доставкой оксифторидных ионов, и составляющую, связанную с замедленностью химической реакции. Перенапряжение реакции описывается следующим уравнением[8]: