Падение напряжения в стержнях не заделанных в подину

 

 

где:

L - длина стержня 50 см

S - суммарная площадь поперечных сечений катодных стержней

 

S = 23 · 11, 5 · 16 = 4232 см²

 

ρ _Fe - удельное сопротивление стержней при t = 150 ^° С

ρ _t = 13 · (1 + 0, 004 · 150) · 10^-6 = 2, 08 · 10^-5 Ом · см

 

Падение напряжения в катодных спусках

 

 

где:

L - длина спусков 60 см

ρ _Сu - удельное сопротивление катодных спусков при t = 150 ^° С

 

ρ _t = 1, 82 · (1 + 0, 004 · 150) · 10^-6 = 2, 912 · 10^-6 Ом · см

 

S_{Э.В. -} экономически выгодная площадь поперечного сечения спусков

 

 

Число лент в пакете катодных спусков приходящихся на 1 штырь

 

 

Площадь поперечного сечения лент

 

 

Падение напряжения

 

 

Падение напряжения в катодных шинах

 

 

где:

ρ _AI - удельное сопротивление АI шин при t = 150 ^° С

 

ρ _{t AI} = 2, 8 (1 + 0, 0038 · 150) · 10^-6 = 4, 396 · 10^-6 Ом · см

 

L - длина катодных шин

 

L = L_K + 100 см = 583, 4 + 100 = 683, 4 см

 

S_К.Ш. - площадь сечения катодных шин

 

 

Площадь сечения 1-ой шины 43 · 6, 5 = 279, 5 см²

Количество шин

 

 

S - экономически выгодная площадь сечения катодных шин

S = 279, 5 · 6 = 1677 см², падение напряжения.

 

 

Падение напряжения в контактах

1) Катодный стержень - спуск.

2) Спуск - катодная шина.

Составляют по 0, 005 в на каждом участке, поэтому в сумме 0, 01 в.

3.3.6 Падение напряжения в катодном устройстве.

Определяется как сумма всех потерь

 

 

Падение напряжения за счет анодных эффектов

 

 

где: /U_А.Э. - напряжение анодного эффекта до 40 в, К - количество анодных эффектов в сутки 1 шт, U_РАБ - принимаем 4, 25 в, τ - продолжительность анодного эффекта, принимаем 2 мин.

 

 

Греющее напряжение

 

Δ U_ГР = Δ U_А + Δ U_ПОД + Δ U_ЭЛ + Δ U_А.Э. + U_РАЗЛ=

= 0, 254 + 0, 32 + 1, 6 + 0, 0496 + 1, 65 = 3, 8736 в

Рабочее напряжение

 

Δ U_РАБ = Δ U_ЭЛ + U_РАЗЛ + Δ U_{КАТ. УСТР.} + Δ U_{АН. УСТР.} + Δ U_{ОБЩЕСЕР.} =

= 1, 6 + 1, 65 + 0, 4839 + 0, 4546 + 0, 05 = 4, 2385 в

 

Среднее напряжение

 

Δ U_СР = Δ U_РАБ + Δ U_А.Э.

 

где Δ U_{ОБЩЕСЕР} - падение напряжения в общесерийной ошиновке, принимаем 0, 05в

 

Δ U_РАБ = 4, 2385 + 0, 0496 = 4, 2881 в

 

Данные из расчета сводим в таблицу

Определяем основные показатели

 

Выход по энергии

 

 

где:

η _i - выход по току, принимаем 0, 9

с - электрохимический эквивалент 0, 336 г/А·ч

 

 

Удельный расход электроэнергии

 

Тепловой расчет

 

Данный расчет составляется для t = 25 ^° С. При выполнении данного расчета учитывается уравнение теплового баланса.

 

Q_ЭЛ + Q_{СГОР. АНОДА} = Q_РАЗЛ + Q_МЕТ + Q_ГАЗ + Q_ПОТ

 

Приход

 

Тепло от электроэнергии

I - сила тока 70 кА

U_ГР - напряжение греющее 3, 87 в

 

Q_ЭЛ = 3, 6 · 10³ · I · U_ГР = 3, 6 · 10³ · 70 · 3, 87 =975240 кДж/ч

 

Тепло от сгорания анода

 

Q_{СГОР. АНОДА} = P_CO · Δ Н_CO + P_CO2 · Δ Н_CO2

 

где: Δ Н_СО2 и Δ Н_СО - тепловой эффект образования реакции СО₂ и СО.

По справочнику:

Δ Нсо₂ = 394070 кДж. /кМоль

Δ Нсо = 110616 кДж. кМоль

P_CO и P_CO2 количества СО иСО₂ в кило молях

 

,

 

где: m - объемная доля СО₂ в анодных газах, принимаем 0, 6 или 60%

 

Q_{СГОР. АНОДА} = 0, 294 · 110616 + 0, 440 · 394070 =

= 32521, 1 + 173390, 8 = 205911, 9 кДж/ч

 

Суммарный приход тепла

 

Q_ПРИХ = Q_{СГОР. АНОДА} + Q_ЭЛ = 205911, 9 + 975240 = 1181151, 9 кДж/ч

 

Расход тепла

 

На разложение глинозема

 

Q_РАЗЛ = Р_АI2О3 · Н_Т^АL2О3

 

где: Н_Т^АI2О3 - тепловой эффект образования реакции глинозема при температуре 25 ˚ С.

По справочнику:

 

Н_Т^АI2О3 = 1676000 кДж. /кМоль

 

Р_АI2О3 - расход глинозема на электрическое разложение

 

 

где: F - число Фарадея 26, 8 А·ч

 

Q_РАЗЛ = 0, 39 · 1676000 = 653640 кДж/ч

 

С выливкой металла

Определяется из условия равенства вылитого AI и наработанного за то же время

 

Q_МЕТ = Р_AI · (Δ Н⁹⁶⁰ - Δ Н²⁵)

где:

 

27 - атомная масса алюминия

Δ Н⁹⁶⁰ - теплосодержание алюминия при температуре 960 ˚ С - 43982 кДж/моль

Δ Н²⁵ - теплосодержание алюминия при температуре 20 ˚ С - 6716 кДж/моль

 

Q_МЕТ = 0, 78 · (43982 - 6716) = 29067, 5 кДж/ч

 

Унос тепла с газами

 

Q_ГАЗ = V · C · (t₂ - t₁)

 

где:

V - объем газов, принимаем 7600 м³/ч

С - теплоемкость анодных газов 1, 4 кДж/м³·°С

t₁, t₂ - температура газов 25 °С, 50 °С

 

Q_ГАЗ = 7600 · 1, 4 · (50 - 25) = 266000 кДж/ч

Потери тепла с поверхности электролизера

 

Q_ПОТ = Q_ПРИХ - (Q_РАЗЛ + Q_МЕТ + Q_ГАЗ) =

= 1181151, 9 - (653640 + 29067, 5 + 266000) = 232444, 4 кДж/ч

 

Расчет числа электролизеров в серии

 

Число работающих электролизеров определяется U_СР и U_{ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ}. Для серии электролизеров выпрямительный агрегат имеет U = 850 в. Учитываются потери напряжения в шинопроводах подстанции, принимаем 1%. Резерв напряжения при снижении I при анодном эффекте принимаем 40 в. Резерв напряжения для компенсации колебаний напряжения во внешней электросети 1%. При этом напряжение серии составит:

U_СЕРИИ = 850 - (8, 5 + 40 + 8, 5) = 793 в

Число работающих электролизеров

 

 

Число резервных электролизеров

 

 

Производительность серии в год

 

Р = I · 8760 · 0, 336 · n_РАБ · η _i · 10^-6 =

= 70000 · 8760 · 0, 336 · 185 · 0, 9 · 10^-6 = 34305 т/год

⇐ Предыдущая123

Поделиться: