 |
Определяем падение напряжения в анодных спусках
|
|
|
|
Удельное сопротивление анодных спусков при t = 150 ° С
ρt Cu = 1,82 · (1 + 0,004 · 150) · 10-6 = 2,9 · 10-6 Ом · см
Сечение анодных спусков
При длине анодных спусков 210 см определяем падение напряжения
Определяем количество медных шинок приходящихся на 1 штырь, если сечение одной шинки 1см2
Определяем падение напряжения в самообжигающемся аноде
Определяется по формуле
Где:
ВА - ширина анода, см
SА - площадь анода, см2
К - количество штырей, шт
lСР - среднее расстояние от токоведущих штырей до подошвы анода - 45см
ρt - удельное электро сопротивление анода 0,007 Ом · см
dА - анодная плотность тока - 0,78 А/см2
D - длина забитой части штыря - 85 см
Определяем падение напряжения в контактах анодного узла
Принимается по практическим данным:
Анодная шина - анодный стояк
Анодный стояк - катодная шина
Анодная шина - анодный спуск
Принимаем по 0,005 в на каждом участке, тогда
ΔUКОНТ = 0,005 · 3 = 0,015 в
В контакте шинка - штырь 0,007 в, тогда общее падение напряжения в контактах составляет ΔUКОНТ АН. = 0,022 в
Падение напряжений в анодном устройстве определяется суммой всех падений напряжения в аноде
ΔUАН УСТР = ΔUСТ + ΔUА.Ш. + ΔUА. СП. + ΔUА + ΔUКОНТ АН =
= 0,036 + 0,1 + 0,0426 + 0,254 + 0,022 = 0,4546 в
Падение напряжения в электролите
Рассчитывается по формуле
,
где:
I - сила тока 70000 А
ρt - удельное сопротивление электролита 0,5 Ом · см
l - межполюсное расстояние 4-5 см
SА - площадь анода, см2
LА - длина анода 427,4 см
ВА - ширина анода 210 см
Падение напряжения в катодном устройстве
Падение напряжения в подине
|
|
|
где lПР - приведенная длина пути тока по блоку
,
где:
Н - высота катодного блока 40 см
h - высота катодного стержня с учетом чугунной заливки 13 см
в - ширина катодного стержня с учетом чугунной заливки 26см
ρt - удельное электро сопротивление угольного блока 0,005 Ом · см
А - половина ширины шахты 320: 2 = 160 см
а - ширина бортовой настыли в шахте ванны 40-60 см
В - ширина блока с учетом шва 59 см
SСТ - площадь поперечного сечения катодного стержня с учетом чугунной заливки 338 см2
dА - 0,78 А/мм2
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
ρFe - удельное сопротивление стержней при t = 150 ° С
ρt = 13 · (1 + 0,004 · 150) · 10-6 = 2,08 · 10-5 Ом · см
Падение напряжения в катодных спусках
где:
L - длина спусков 60 см
ρСu - удельное сопротивление катодных спусков при t = 150 ° С
ρt = 1,82 · (1 + 0,004 · 150) · 10-6 = 2,912 · 10-6 Ом · см
SЭ.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:
ρAI - удельное сопротивление АI шин при t = 150 ° С
ρt AI = 2,8 (1 + 0,0038 · 150) · 10-6 = 4,396 · 10-6 Ом · см
L - длина катодных шин
L = LK + 100 см = 583,4 + 100 = 683,4 см
SК.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: /UА.Э. - напряжение анодного эффекта до 40 в, К - количество анодных эффектов в сутки 1 шт, UРАБ - принимаем 4,25 в, τ - продолжительность анодного эффекта, принимаем 2 мин.
Греющее напряжение
ΔUГР = ΔUА + ΔUПОД + ΔUЭЛ + ΔUА.Э. + UРАЗЛ=
= 0,254 + 0,32 + 1,6 + 0,0496 + 1,65 = 3,8736 в
Рабочее напряжение
ΔUРАБ = ΔUЭЛ + UРАЗЛ + ΔUКАТ. УСТР. + ΔUАН. УСТР. + ΔUОБЩЕСЕР. =
= 1,6 + 1,65 + 0,4839 + 0,4546 + 0,05 = 4,2385 в
Среднее напряжение
ΔUСР = ΔUРАБ + ΔUА.Э.
где ΔUОБЩЕСЕР - падение напряжения в общесерийной ошиновке, принимаем 0,05в
ΔUРАБ = 4,2385 + 0,0496 = 4,2881 в
Данные из расчета сводим в таблицу
Определяем основные показатели
Выход по энергии
где:
ηi - 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.
QЭЛ + QСГОР. АНОДА = QРАЗЛ + QМЕТ + QГАЗ + QПОТ
Приход
Тепло от электроэнергии
I - сила тока 70 кА
UГР - напряжение греющее 3,87 в
QЭЛ = 3,6 · 103 · I · UГР = 3,6 · 103 · 70 · 3,87 =975240 кДж/ч
Тепло от сгорания анода
QСГОР. АНОДА = PCO · ΔНCO + PCO2 · ΔНCO2
где: ΔНСО2 и ΔНСО - тепловой эффект образования реакции СО2 и СО.
По справочнику:
ΔНсо2 = 394070 кДж. /кМоль
ΔНсо = 110616 кДж. кМоль
PCO и PCO2 количества СО иСО2 в кило молях
, 
где: m - объемная доля СО2 в анодных газах, принимаем 0,6 или 60%
QСГОР. АНОДА = 0,294 · 110616 + 0,440 · 394070 =
= 32521,1 + 173390,8 = 205911,9 кДж/ч
Суммарный приход тепла
QПРИХ = QСГОР. АНОДА + QЭЛ = 205911,9 + 975240 = 1181151,9 кДж/ч
Расход тепла
На разложение глинозема
QРАЗЛ = РАI2О3 · НТАL2О3
где: НТАI2О3 - тепловой эффект образования реакции глинозема при температуре 25 ˚С.
По справочнику:
НТАI2О3 = 1676000 кДж. /кМоль
РАI2О3 - расход глинозема на электрическое разложение
где: F - число Фарадея 26,8 А·ч
QРАЗЛ = 0,39 · 1676000 = 653640 кДж/ч
С выливкой металла
Определяется из условия равенства вылитого AI и наработанного за то же время
|
|
|
QМЕТ = РAI · (ΔН960 - ΔН25)
где:
27 - атомная масса алюминия
ΔН960 - теплосодержание алюминия при температуре 960 ˚С - 43982 кДж/моль
ΔН25 - теплосодержание алюминия при температуре 20 ˚С - 6716 кДж/моль
QМЕТ = 0,78 · (43982 - 6716) = 29067,5 кДж/ч
Унос тепла с газами
QГАЗ = 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
QГАЗ = 7600 · 1,4 · (50 - 25) = 266000 кДж/ч
|
|
|
12 |
