 |
проводники. закон ома. U = I • R R = U/I. закон фарадея. закон джоуля – ленца. тепловой баланс электролизёра. напряжения на электролизёре
|
|
|
|
проводники
Проводники I–го рода:
· все металлы и их сплавы;
· углеродные материалы;
· некоторые окислы металлов.
· ток в проводниках I–го рода переносится свободными электронами, с увеличением температуры проводников I–го рода, сопротивление их увеличивается и наоборот.
Проводники II–го рода:
· это все электролиты (электролиты – это растворы и расплавы, проводящие электроток. )
· ток в проводниках II–го рода переносится ионами (анионами и катионами), с увеличением температуры проводников II–го рода, сопротивление их уменьшается и наоборот.
Изоляторы: материалы, не проводящие ток – стекло, дерево, воздух (газы), пластмассы, слюда и другие.
Изоляционные материалы, применяемые в электролизном производстве: листовой и шнуровой асбест, текстолит, слюда, ацеид, дерево и другие.
закон ома
Источник тока всегда обладает некоторым напряжением, и именно вследствие этого ток течет по электрической цепи. В то же время всякая электрическая цепь в той или иной мере препятствует протеканию тока. Это свойство цепи называется сопротивлением. Закон Ома устанавливает зависимость между такими тремя основными величинами электрической цепи, как напряжение U, ток I и сопротивление R:
I = U/R
Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этой цепи. За единицу сопротивления принят 1 Ом. Из формулы имеем:
U = I • R R = U/I
Таким образом, зная две величины из трёх, легко определить и третью. Выше приведенная формула закона Ома справедлива для постоянного тока.
закон фарадея
M = k • I • t
Масса вещества, выделяемая на электроде, при прохождении электрического тока, прямо пропорциональна силе тока и времени его прохождения, где:
|
|
|
· М – масса вещества, выделяемая на электроде при электролизе;
· k – электрохимический эквивалент вещества (в г/ А•час);
· I – сила тока (в амперах);
· t – время прохождения тока (в часах).
Электрохимический эквивалент вещества (коэффициент пропорциональности между массой выделившегося вещества и количеством электричества пропущенного через электролит) – это масса вещества, выделенная на электроде при прохождении тока силой в 1 ампер за время в 1 час (для алюминия k = 0, 336 г/А•час).
По закону Фарадея можно узнать, сколько теоретически должно выделиться на катоде алюминия за определенное время при заданной силе тока.
закон джоуля – ленца
Если в цепи есть ток, провода, составляющие цепь, нагреваются. Чем больше ток в проводах, тем сильнее они греются. Нагревание проводов током служило предметом исследований академика Ленца в Петербурге в первой половине 19 века. Независимо от него такие же исследования в Англии проводил Джоуль. Открытый ими закон и получил название закона Джоуля–Ленца. Количество теплоты прямо пропорционально квадрату силы тока сопротивлению и времени.
Q = 0, 24 • I2 • R • t
В процессе электролиза температура поддерживается за счет теплоты, выделяемой при прохождении тока через все элементы электролизера: анод, электролит, катод. Количество теплоты определяется силой тока, одинаковой для всех электролизёров серии, рабочим напряжением на электролизёре, количеством и напряжением анодных эффектов.
тепловой баланс электролизёра
Электролизёр находится в тепловом балансе, когда количество тепла приходящее в электролизёр равно количеству тепла, уходящему из электролизёра:
QПР = QУХ
Статьи прихода тепла в электролизёр:
|
|
|
· за счет прохождения тока через электролизёр – от 85 до 95%;
· за счет сгорания подошвы анода (С + О2 = СО + СО2) – от 5 до 15%.
Статьи расхода тепла из электролизёра:
· на разложение глинозёма – до 50%;
· теплоизлучение от электролизёра в окружающую среду – до 45%;
· с вылитым из электролизёра алюминием и с отходящими от электролизёра газами – до 5%.
Нарушение теплового баланса приводит к технологическим нарушениям в работе электролизёра.
напряжения на электролизёре
Рабочее напряжение (UРАБ) – это напряжение, которое снято с анодной и катодной ошиновки электролизёра; его показывает вольтметр на ШУЭ и оно характеризует технологический режим электролизёра в стационарном состоянии (т. е. без выливки, АЭ, ТО и др. ).
UРАБ = UРАЗЛ + UАУ + UЭЛ + UКУ
Где:
· UРАЗЛ – напряжение разложения;
· UАУ – падение напряжения в анодном узле;
· UЭЛ – падение напряжения в электролите;
· UКУ – падение напряжения в катодном узле.
Напряжение разложения (U РАЗЛ ) – это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы на электродах начался процесс выделения продуктов реакции.
U РАЗЛ на электролизёре = 1, 4 – 1, 8В.
Напряжения разложения таких компонентов электролита, как ALF 3, NaF, MgF 2, CaF 2 значительно выше, чем U РАЗЛ глинозёма, поэтому они не подвергаются электрохимическому разложению при электролизе криолитоглинозёмных расплавов.
Среднее напряжение (UСР) – характеризует расход электроэнергии на производство алюминия. U СР больше U РАБ на величину потерь напряжения вне электролизёра, т. е. потерь электроэнергии в ошиновке и потерь электроэнергии из–за АЭ. Среднее напряжение учитывает добавки напряжения на технологические операции и пуски.
UСР = UРАБ + UОШ + UАЭ
Пути снижения UСР – не допускать высокого UРАБ, т. е. держать чистым от пены электролит, чистой от осадка подину, по регламенту вести технологию анода (не завышать «минимального», хорошие контакты и др. ), содержать ошиновку в чистоте, иметь хорошие контакты в соединениях ошиновки, снижать длительность и частоту АЭ.
Корректировать заданное напряжение электролизёра имеют право мастер–технолог, старший мастер серии, а в их отсутствие – бригадир смены, получивший задание распоряжением по серии. Изменения напряжения в базу данных АСУТП вводит вышеуказанный персонал корпуса через терминалы, установленные на рабочих местах (АРМ СМиТ).
|
|
|
Рабочее напряжение на электролизёре устанавливается индивидуально, в зависимости от его технологического состояния. Необходимо поддерживать значение рабочего напряжения, обеспечивающее нормальное протекание технологического процесса. Необходимо стремится сокращать до минимума количество анодных эффектов за счёт правильного и своевременного выполнения регламентов обслуживания и использования средств АСУТП.
Электролизёры переводят с «автоматического» в «ручной» режим на время выполнения следующих операций по его обслуживанию:
· технологической обработки сторон и торцов электролизёра;
· ручной регулировки МПР, которая может быть связана с ликвидацией технологических расстройств, либо работе электролизёра в режиме «ванны–матки»;
· ремонта механизмов перемещения анода и анодного кожуха.
Время работы в «ручном» режиме должно быть минимальным. Каждый случай несанкционированного перевода электролизёра в ручной режим должен быть предметом специального разбора.
Рабочее напряжение в ОАО «РУСАЛ Красноярск»: от 4, 45 В.
|
|
|
