Выход по току - отношение массы вещества, фактически полученного при электролизе, к его количеству, рассчитанному по закону Фарадея

η =   (доли единицы) или   η =   (проценты)

где Рпр - масса алюминия, фактически наработанная определенным количеством электричества (I*τ );

Рm - масса алюминия, рассчитанная на то же количество электричества, по закону Фарадея.

Для расчёта выхода по току алюминия пользуются формулой

η =                                                                                         (4.7)

До настоящего времени не удалось разработать достаточно надежного и простого метода непосредственного измерения выхода по току на промышленном электролизере. Чтобы найти выход по току за определенный промежуток времени, необходимо знать количество металла в электролизере на начало и конец исследуемого периода.

Выход по току – коэффициент полезного использования тока  – зависит от многих переменных факторов.

Удельный расход электроэнергии

Для экономической оценки процесса электролиза важен расход энергии на получение единицы продукции. Известно, что общий расход электроэнергии А рассчитывается по закону Джоуля-Ленца

А = I² * R* τ                                                                                                (4.8)

где I – сила тока, А;

R –электросопротивление проводника, Ом;

τ – время, час.

На действующем электролизёре весьма сложно измерить сопротивление всех проводников тока: слоя анодной массы, штырей, электролита, поэтому, применяя закон Ома (I = U/R), откуда U = I * R, используют значение среднего напряжения на ванне, которое легко измерить. Тогда расход электроэнергии А при электролизе можно найти как

А = I * Uс * τ  (А*В*ч или Вт*ч)                                                                      (4.9)

где I – сила тока, А;

Uс – среднее напряжение на электролизёре, В;

Если расход энергии разделить на количество металла, полученного за то же время, можно определить удельный расход электроэнергии:

W =                                                                        (4.10)

Подставив вместо А и m_пр их значения (4.9 и )и проведя сокращения в формуле, получим

W =  =  Вт*ч/г                                                                (4.11)

где I – сила тока, А;

Uс – среднее напряжение на электролизёре, В;

τ – время, ч.;

j – электрохимический эквивалент, г/(А*ч);

η – выход по току, д.е.;

Проведя соответствующие преобразования с единицами измерения, на производстве используют формулу

W =  кВт*ч/т                                                        (4.12)

где Uс – среднее напряжение на электролизёре, В;

0, 335 – электрохимический эквивалент алюминия, кг/(кА*ч)

η – выход по току, %;

Основные параметры электролиза (температура, сила тока, напряжение на ванне, состав электролита и др.) влияют только на изменение падения напряжения в электролите и соответственно на удельный расход энергии. Зависимость удельного расхода энергии от расстояния между электродами и плотности тока сложна, так как с их увеличением падение напряжения в электролите растет, что увеличивает расход энергии, но при этом также возрастает выход по току, что должно снижать расход энергии.

Выход по энергии

Под выходом по энергии обычно понимают степень использования электрической энергии при производстве данного продукта. На производстве принято оценивать использование электроэнергии величиной, обратной удельному расходу электроэнергии, называемой выходом по энергии

η _э =                                                                                          (4.13) 

Подставляя значения W и производя соответствующие упрощения, получаем выражение выхода по электроэнергии η _э, г/(кВт*ч)

η _э =                                                                       (4.14)

где η - выход по току, %;

Uc - среднее напряжение на ванне, В.

Эта величина выражает количество алюминия, полученного при затрате 1кВт*ч электроэнергии постоянного тока. На промышленных электролизерах в зависимости от их конструктивных особенностей и условий технологического режима выход составляет от 60 до 70 г/(кВт*ч).

Из формулы выхода по энергии видно, что он тем выше, чем выше выход по току и чем ниже напряжение на ванне. Следовательно, борьба за повышение выхода по энергии должна идти как по пути повышения выхода по току, так и по пути снижения напряжения на ванне. Чем выше выход по току и чем ниже среднее напряжение на электролизере, тем эффективнее расходуется электрическая энергия при производстве алюминия.

По приведенной выше формуле определяется так называемый выход по энергии, затраченной непосредственно в ванне. Однако электростанция, подающая электроэнергию на подстанцию электролизного цеха, должна выработать больше энергии, чем ее расходуется непосредственно в ваннах. Объясняется это тем, что часть энергии переменного тока, подаваемого электростанцией, теряется в трансформаторах и выпрямителях подстанции, а также расходуется на собственные нужды подстанции.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: