Мировое производство первичного алюминия, тыс. т

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по учебной дисциплине: Электролитическое получение алюминия

на тему: Расчет электролизера по заданным параметрам

Разработчик (выполнил):

Алехин Иван Геннадьевич

Курс 4 Группа № 100-ЦМ

Специальность: 150102

Металлургия цветных металлов

Руководитель:______________________

Волгоград 2010г.

УТВЕРЖДАЮ

Начальник отдела УВР корпуса А

___________ Л. П. Маринченко

«_____» ______________ 200__г.

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Студенту ___________________________________________________________

(фамилия, имя, отчество)

Специальность _______________________________________________________

(код и наименование специальности)

Группа № ___________ Курс ________

Учебная дисциплина ___________________________________________________

Тема курсового проекта: _______________________________________________

Содержание работы (перечень вопросов, подлежащих разработке, исходные данные для разработки, рекомендуемая литература, перечень графического и/или наглядного материала и т.д.):

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Руководитель курсового проекта ___________________

Срок представления работы (проекта) к защите « ___ » ___________ 200__ г.

Дата получения студентом задания

«____»__________ 200 __ г.

СОДЕРЖАНИЕ

Расчет основного металлургического оборудования (электролизера)

2.1 Материальный расчет ……………………………………………….

2.2 Конструктивный расчет ……………………………………………..

2.3 Расчет ошиновки ………………………………………………………

2.4 Расчет электрического баланса ……………………………………..

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ

ИСТОЧНИКОВ .............................................................…………………….

, каолинов и других горных пород. Наиболее ценная алюминиевая руда – бокситы, содержание Аl₂O₃в бокситах достигает 50%.

Свободный алюминий впервые был получен датским физиком Эрстедом в 1825 г, но только в 1845г немецкий физик Веллер получил алюминий в количестве, достаточном для определения его свойств, эти свойства дали толчок для разработки промышленного получения алюминия.

В 1886г Поль Эру во Франции и Чарльз Холл в США подали заявку на получение алюминия путем электролитического разложения глинозема, растворенного в криолите.

С 1888г началось промышленное получение алюминия по этому способу, применяемому до настоящего времени.

Алюминиевая промышленность России До революции в России не было собственной алюминиевой промышленности, но теоретические исследования проводились профессором П.П. Федотьевым. В 1930г в Петербурге был пущен опытный завод, а в1931г создан научно- исследовательский и проектный институт « Гипроалюминий», в последствии « ВАМИ».Строительство алюминиевых заводов осуществлялось на базе мощных гидроэлектростанций, ввод которых был предусмотрен планом ГОЭЛРО, одновременно сооружались мощности по производству глинозема, электродной продукции, и фторидов.

14 мая 1932г выдал первый алюминий Волховский алюминиевый завод (ВАЗ).

В 1933г был пущен Днепровский ( г. Запорожье) на базе Днепрогэса (ДАЗ). В 1939г началось строительство Уральского – УАЗ (Г. Каменск-Уральский алюминиевого завода).

В 1943г ввели в эксплуатацию Новокузнецкий алюминиевый завод (НкАЗ).

9 мая 1945г. выдал первый алюминий Богословский алюминиевый завод (БАЗ), г. Краснотуринск.

В послевоенные годы построены алюминиевые заводы в г. Кандалакша-КАЗ, в 1951г, Канакере-КанАЗ - 1950г, Надвоецы-НАЗ - 1954, Сумгаите – САЗ - 1955г, Волгоград-ВгАЗ-1959г, Шелехове- ИркАЗ - и 1962г, Красноярске-КрАЗ - 1964г, Братске- 1966г, Турсу-Заде, ТадАЗ - 1975г, Саяногорске- СаАЗ - 1985г.

Ведущими производителями алюминия являются США, Россия, Канада, Австралия, Бразилия, Китай, на долю которых приходится 63% всего мирового производства алюминия.

Свойства алюминия

Алюминий представляет собой серебристо- белый металл с синеватым оттенком. Уникальное сочетание свойств – малая плотность, высокая теплопроводность и электропроводность, коррозионная стойкость, хорошая механическая прочность в сочетании с высокой пластичностью – обеспечили широкое применение как чистого металла , так и сплавов на его основе.

Физические свойства

Плотность алюминия 2,69 г/см³при 20⁰С. Зависимость между плотностью и его составом носит практически линейный характер, что позволяет определять плотность как сумму плотностей каждого элемента. С ростом температуры плотность алюминия снижается, и при 965⁰С составляет 2,35г/см³. Удельный вес алюминия в 3,3 раза меньше меди, вследствие чего медные провода в линиях электропередач часто заменяются алюминиевыми

Температура плавления. Очень чувствительна к чистоте металла, для высокочистого алюминия (99,996%) она составляет 660,3⁰С. Благодаря этому свойству алюминий высокой чистоты долгое время использовался для калибровки термопар .Температура плавления изменяется с изменением чистоты металла, а также зависит от содержания примесей, с их ростом она возрастает. С ростом внешнего давления температура плавления возрастает. Температура кипения алюминия -2497⁰С.

Теплопроводность. Теплопроводность отожженного алюминия в твердом состоянии снижается по мере роста температуры с 2,37 (при 210⁰С) до 2,08 Вт/см.К (при 660⁰С). При температуре выше 70,7 ⁰С она малочувствительна к чистоте металла. В жидком состоянии теплопроводность алюминия резко падает до 0,907 Вт/см.К.

Удельное электросопротивление алюминия высокой чистоты ( 99,99%) при температуре 20⁰С составляет 2,6548·10⁸Ом·м. С ростом

температуры удельное электросопротивление возрастает практически по линейной зависимости. Электросопротивление в значительной степени зависит от чистоты металла. Электропроводность технического алюминия составляет 62-65% от электропроводности меди. При переходе в жидкое состояние электросопротивление возрастает и достигает 3,8·10⁸Ом·м при 1000⁰С.

Удельная теплоемкость алюминия по мере увеличения температуры возрастает от 0,90 Дж·г¹·К¹при 0⁰С до 28,12 Дж·г¹·К¹ при 327⁰С.

Поверхностное натяжение имеет максимальное значение при температуре плавлении, и с ростом температуры оно снижается.

Вязкость алюминия в жидком состоянии с ростом температуры снижается и увеличивается с ростом твердых включений.

Химические свойства

Алюминий относится к третьей группе элементов Периодической системы Д.И. Менделеева, порядковый номер 13 , атомный вес 26,98. Алюминий трехвалентен, в химических соединениях он обычно является ионом АL⁺³, при определенных условиях атом алюминия становится одновалентным ионом АL⁺¹,образуя субсоединения. Алюминий обладает большой химической активностью; энергия образования его соединений с кислородом, серой, углеродом весьма велика. В ряду напряжений он находится среди электроотрицательных элементов, его нормальный электродный потенциал равен 1,67В. В обычных условиях при взаимодействии с кислородом воздуха алюминий покрывается прочной пленкой оксида алюминия (AL₂O₃) толщиной 2 ∙10^-5см, которая защищает его от дальнейшего окисления, при наличии в алюминии или окружающей среде Na, Ca, Cu прочность оксидной пленки резко снижается.

Высокая теплота образования AL₂O₃, позволяет использовать алюминий для восстановления других металлов из оксидов. При нагревании AL взаимодействует с S, образуя AL₂ S₃. При взаимодействии AL с F образуется AL F₃, реакция идет с выделением тепла, при нагревании AL F₃в присутствии алюминия, идет реакция с образованием субфторида (AL F). При охлаждении AL F разлагается с образованием AL.

Алюминий при температуре 1200⁰С взаимодействует с С, с образованием карбида алюминия (AL₄С₃) с большим выделением тепла. В присутствии расплавленных солей (криолит) взаимодействие С с алюминием протекает при температуре около 1000⁰С.

Алюминий не взаимодействует с водородом, но водород хорошо растворяется в жидком алюминии. Присутствие водорода отрицательно сказывается на механических свойствах алюминия.

Алюминий взаимодействует с кислотами, образуя соли, а с щелочами – алюминаты.

Алюминий растворяется в серной и соляной кислотах и щелочах.

Азотная и органические кислоты на алюминий не действуют.

Механические свойства зависят от количества примесей, механической обработки, температуры. С ростом содержания примесей прочность алюминия растет, а пластичность уменьшается.

1.2. Применение алюминия

Обладая такими свойствами как малая плотность, высокая теплопроводность, высокая электропроводность, высокая пластичность и коррозионная стойкость, высокие прочностные свойства, алюминий получил широкое использование в различных отраслях современной техники.

Чистый технический алюминий используется в электротехнике и для производства фольги. Основная часть алюминия применяется в виде литейных и деформируемых сплавов и небольшое количество - в виде порошков.

За последнее время Al широко используется в машиностроении, производстве строительных конструкций, химической, атомной и пищевой промышленности (в качестве упаковочного материала), электротехнической промышленности, авиастроении, ракетостроении, оборонной промышленности, в черной металлургии, для получения металлов методом алюмотермии.

Деформируемые сплавы. Для повышения механических свойств изделий из алюминия изготавливаются сплавы, легированные различными элементами ( Cu, Mn, Si, Mg, Zn и др.)

Изготовляются эти сплавы по ГОСТу, который регламентирует химический состав. Сплавы изготовляются в виде чушек или слитков в зависимости от того, для каких целей изготовляется сплав.

Сплавы, используемые для изготовления фольги, - это сплавы Al- Mn, Al- Mg.

Сплавы для автомобильной промышленности - это сплавы Al- Mg, Al- Mn , Al- Mg- Si.

Сплавы для авиационной промышленности - это сплавы Al- Cu, Al- Zn, Al- Mg-Li.

Сплавы для изготовления жестких контейнеров применяются для изготовления деталей донышек и обечаек консервных банок. Донышки изготавливают из сплава Al- Cu- Mn, Обечайки из сплава Al- Mn.

Литейные сплавы.

Широкое применение получили сплавы, основной легирующей добавкой в которых является Si, сплавы с содержанием Si в 10-13% называются силумины. Помимо Si используются в качестве легирующих добавок Cu, Mn, Si, Mg, Zn. Такие сплавы применяются для изготовления деталей практически во всех отраслях

Анодные газы.

Количество анодных газов рассчитывают, исходя из их состава и суммарной реакции по формуле: Al ₂ O ₃ + XC = 2 Al + (3- X ) CO ₂ + (2 X - 3) CO, где Х – объёмное содержание СО₂ в процентах.

Мольные доли газов определяем из формулы:

N СО₂=2 ( h _т - 50), где h_T – выход по току.

N СО₂= 2 × ( 86 - 50) = 72 % = 0,72

N СО = 100 – 72= 28%=0,28

Количество СО₂ и СО (кмоль/час) определяем по формулам:

Мсо═ N со Р_А _l /[18(2- N со)]

Мсо₂═ N со₂Р_А _l / [18(1+ N со₂)]

Мсо= 0,28 ×41,824/ 18(2-0,28)=11,711/30,96= 0,378 кмоль/час

Мсо₂= 0,72×41,824/ 18(1+0,72)=30,113/30,96=0,973 кмоль/час

Рассчитаем весовые количества СО₂ и СО (кг/час)

Р_со= 28× 0,378=10,584 кг/час

Рсо₂= 44× 0,973=42,812 кг/час, где 28 – молекулярная масса СО,

44 – молекулярная масса СО₂

Потери углерода.

▲Рс═ Р_а- Р_с ,где Р_а- приход анодной массы или обожжённых анодов,

Р_с – количество углерода, израсходованного с газами.

Р_с═12×(Мсо + Мсо₂)=12×(0,378+0,973)=12 ×1,315= 15,78 кг/час

▲Рс=23,421 – 15,78 = 7,641кг/час

Потери глинозема.

▲ PAl ₂ O ₃═ PAl ₂ O ₃ – PAl₂O_3(теор),где PAl ₂ O ₃—приход глинозёма в электролизёр, а PAl₂O_3(теор) – теоретический расход глинозёма.

РAl₂O_3(теор)═102Р_А_l/54═102×41,824/54=4266,048/54=79,001 (кг/час), где:

54- молекулярная масса алюминия

102- молекулярная масса глинозема

▲ РAl₂O₃= 80,72- 79,001 = 1,719 кг/час

Потери фторидов : принимаются равными приходу.

Таб. Материальный баланс

Приход	Един. изм. кг/час	Расход	Един. изм. кг/час
Глинозем, Р_А_l₂_O₃	80,72	Получено алюминия, Р_А _l	41,824
Криолит свежий, Р_кр	0,460	Получено со, Рсо	10,584
Фторид алюминия, Р_ф.ал.	1,046	Получено со₂, Рсо₂	42,812
Фторид кальция, Р_ф.кал	0,042	Криолит свежий, Р_кр	0,460
Криолит регенерационный, Р_кр.рег.	0,627	Фторид алюминия, Р_ф.ал.	1,046
Анодная масса(аноды), Р_а	23,421	Фторид кальция, Р_ф.кал	0,042
		Криолит регенерационный, Р_кр.рег	0,627
		Потери углерода, ▲Рс	7,641
		Потери глинозема, ▲ Р_А_l₂_O₃	1,719
ИТОГО	106,316	ИТОГО	97,755

Конструктивный расчёт.

Конструктивный расчёт электролизёра необходим для определения его основных размеров.

Определение площади анода.

По заданной силе тока 300000 А и выбранной в соответствии графиком зависимости анодной плотности тока от силы тока, величины плотности тока - 0,70 А/см², определим площадь анода по формуле:

J=l/S , откуда : S _а = I/j_a;

S = 300000А : 0,70А/см²= 207142,85 см²

Конструкция подины

На отечественных предприятиях применяются сборно-блочные (двухсекционные) подины. Катодные блоки выпускаются высотой

h _б – 400 мм и шириной d _б – 550 мм.

Число блоков определяется исходя из длины шахты :

n _б = 2А_ш/( d _б + 40) = 2^.8270/( 550+40) = 28,03 шт.

Количество секций должно быть чётным, принимаем 28 шт.

Ширина шва между блоками 40 мм. Ширина периферийного шва (l )составит:

по торцам -

l _тор ═{ А_ш-[( n _б d _б /2)+( n _б /2 -1)40] }/2={8690-[(28^.550/2)+(28/2 – 1)^.40]}/2=(8270-8220)/2=25мм

по продольным сторонам -

l _прод═[ В_ш-( L _б.к+ L _б.д+40)]/2= [ 3950-(1600+ 2200 +40)]/2= (3950-3840)\2=55мм, здесь:

L _б.к– длина короткого блока, 2200 мм.

L _{б.д –} длина длинного блока, 1600 мм

Выпускаются блоки длинной 600, 800, 1200, 1400, 1600, 2000, 2200мм.

Внутренние размеры кожуха

Внутренние размеры кожуха определяются геометрическими размерами шахты ванны и толщиной теплоизоляционного слоя. Боковая футеровка имеет толщину угольных блоков 200мм и теплоизоляционного слоя из засыпки 50мм. Тогда длина и ширина составят.

Акож═Аш+2·(200+50)=8270+500=8770мм

Вкож═Вш+2·(200+ 50)= 3950+500=4450мм

По высоте подина шахты (Нп ) набирается из:

Катодных блоков высотой -400мм

Защитной подушки- 30-50мм

Теплоизоляционного слоя из пяти рядов кирпича по- 65мм

Шамотной засыпки -20-50мм

Высота кожуха вычисляется по формуле : Нк= Нш + Нп ;

где Нш- глубина шахты;

Нп – высота подины : Нп= 400+ 50+ 65^х 5 + 50 = 825мм, тогда

Нк = 550мм+825мм = 1375 мм

Полученные данные сведём в таблицу.

Наименование	Ед. измер.	Велич.
Анод: длина ширина высота	мм мм мм	7270 2850 1700
Габариты анодного кожуха высота длина ширина	мм мм мм	1250 7270 2850

Габариты шахты: высота длина ширина количество катодных блоков	мм мм мм шт	550 8270 3950 28
Габариты катодного узла высота длина ширина	мм мм мм	775 8270 4450
Габариты катодного кожуха: высота длина ширина	мм мм мм	1375 8270 4450

Расчёт ошиновки

Ошиновка служит для подвода электрического тока к электролизёру.

Сечение шинопровода и спусков определяется исходя из величин силы тока и экономической плотности тока, которые для элементов токоподвода составляют ( А/мм²).

Алюминиевые шины 0,20- 0,35

Алюминиевые спуски 0,50-0,70

Медные спуски 0.8-1,2

Стальные части штырей и блюмсов 0,15-0,20

Определяем количество шин.

При расчете количества шин и спусков берутся их типовые промышленные размеры.

Принимаем экономически выгодную плотность тока для алюминиевых шин i _эк = 0,30 А/мм²и заданную силу тока 300000А. Сечение шинопровода будет равняться:

S ш═ I / i _эк =300000/0,30=483333,33(мм²)

Определяем число шин в шинопроводе (шт). В промышленности используются шины сечением 430×60 - 800×100 мм²

Выбираем шину сечением S _1ш = 580×70 и определяем количество шин :

n ═ S _ш / S _1ш = 483333,33/(580×70)=483333,33/40600=11,9

округляем до 12 шт.

Реальная плотность тока при выбранном сечении шины и количества шин тогда получается :

i _эк = I/ S₁ _ш × n=300000/(580×70)×12=300000/40600×12=0,298А/мм²

округляем до 0,30 А/мм²

Длина анодной шины.

L а.ш.= Акож+(580+100×2)=8770+780=9550мм

580- ширина шины, мм;

100- расстояние от кожуха до анодного стояка, мм( принимается из сложившейся практики).

Электрический баланс

Расчёт электрического баланса состоит в определении падений напряжения в конструктивных элементах электролизёра, электролите и напряжения поляризации. Рассчитанные или принятые по практическим данным падения напряжения на отдельных элементах электролизёра сводятся в таблицу, которую принято называть электрическим балансом электролизёра.

На практике различают три вида напряжения:

U _ср ═Е +▲ U _эл +▲ U _а +▲ U _к +▲ U _ош +▲ U _ан.эф +▲ U _с.ош.

среднее напряжение определяет средний расход электроэнергии на производство алюминия, его величина рассчитывается по показаниям счетчика вольт-часов.

U _г ═Е +▲ U _эл +▲ U _а +▲ U _к +▲ U _ан.эфк

греющее напряжение используется для расчета теплового баланса, непосредственно замерить невозможно.

U _р ═Е +▲ U _эл +▲ U _а +▲ U _к +▲ U _ош

Рабочее напряжение измеряется вольтметром, установленным на ванне, характеризует технологический режим электролиза в стационарном режиме , т.е. при отсутствии на нём выливки металла, перетяжки анодной рамы, обработки и анодного эффекта.

Е- напряжение поляризации ( Э.Д.С. поляризации ), обратная ЭДС 1,4-2,0 В, его можно рассчитать по эмпирической формуле. При температуре электролиза на электролизерах с ВТ:

Е=1,13+0.37 i _а =1,13+(0,37×0,73)=1,13+0,2701=1,4001В=1,40В

i _а – 0,73 анодная плотность тока, А/см².

▲ U_эл– падение напряжения в электролите, зависит от состава электролита, от чистоты электролита . Рассчитывается по уравнению:

▲ U _эл = Ipl / [ Sa +2( Aa + Ba )(2,5 + l )]=300000×0,54×5,5/[ 219178,08 +2 ( 769,04 +285) (2,5 +5,5) ]= 475200 /[ 219178,08+16864,64] =475200 /236042,72 =2,013 В,где

I – сила тока, 300000А;

p – удельное электросопротивление электролита, принимаем из справочных данных 0,540 Ом×см, для состава электролита КО=2.4, содержание глинозема- 8%, фтористого кальция -6-8%;

l – межполюсное расстояние, принимаем из практических данных 5,5см;

Sa - площадь сечения анода , 207142,85 см²;

2( Aa + Ba ) -длина и ширина анода , 726,81 ×285см.

▲ U_а- падение напряжения в аноде, определяется конструкцией анода, рассчитывается по уравнениям.

Для электролизеров с ВТ:

▲ U _а = {26000-(16000-10,9 Sa / k -805 l _ср - l _ср Sa /6,85 k ) i _а }q

▲ U _а - падение напряжения в аноде на участке от подошвы анода до контакта штырь- анодная шина, мВ;

Sa – площадь анода,219178,08;

k - число штырей(64шт);

l _ср –среднее расстояние от всех токоподводящих штырей до подошвы анода, см;

i _а – анодная плотность тока( 0,70А/см²);

q – среднее удельное сопротивление анода в интервале температур 750-950⁰С , принимаем 0,0070 Ом ^.см;

l _ср = l_min + ( n_r – 1)∆ l /2=23+(4-1)10/2=23+3×5=38см

l_min -минимальное расстояние от конца штыря до подошвы анода, принимаем из практики 23см;

n_r – число горизонтов, принимаем наиболее оптимальную на сегодня 4-х -горизонтную;

∆ l – расстояние между горизонтами, при 4-х горизонтной схеме, 10 см

▲ U _а = {26000-(16000-10,9× 219178,08/64 – 805 ×38 - 38× 219178,08 /6,85×72) × 0,75}0,007={26000-(16000 -33181,126- 30590 – 16887,2) ×0,73} 0,007={26000-(16000 -33181,126- 30590 – 16887,2)×0,75} 0,007=732 мВ

▲ U _к– падение напряжения в катоде, рассчитывается по уравнению. Падение напряжения в металле в балансе не учитывается, т.к удельное электросопротивление жидкого алюминия при температуре процесса очень низкое, ниже чем в электролите в 15000раз.

▲ U _к ={ L _пр × q ×10³ + (3,83 ×10^-2×А²+2,87а ×а^1/3) В/ S } i_a

L _пр – приведенная длина пути по блоку, см;

L _пр = 2,5 + 0,92Н - 1,1h + 132/ b

q - удельное сопротивление блока, Ом×см ;

А- половина ширины шахты,395/2= 197,5 см;

В- ширина блока с учетом шва, 55+4= 59 см;

S - площадь поперечного сечения катодного блюмса с учетом чугунной заливки, 26,5×14,5=384,25см²;

а- ширина настыли, 55+10=65см ( равно расстояние борт – анод плюс 10-15см);

Н- высота блока, 40см;

h- высота блюмса,11,5см;

b - ширина блюмса,23 см;

q = 0,006(1-0.00025 t _ср )=0,006(1-0,00025×900)= 0,006(1-0,225)=0,00465 Ом×см

t _ср – средняя температура блока, принимаем из практических замеров 900⁰С

L _пр = 2,5 + 0,92Н - 1,1h + 132/ b = 2,5+0,92×40 -132/11,5=2,5+36,6-11,48 = 27,62см

▲ U _к ={62 ×0,00465 ×10³ + (3,83 ×10^-2×197,5²+2,87×65×65^1/3) 59/384,25}0,73 ={27,62×0,00465×1000 + (3,83×0,01×39006,25 + 2,87×65×4,021) ×0,154}×0,73={127,052+( 1493,94+750,12)×0,154}×0,73= 345,03мВ

▲ U _ош– падение напряжения в ошиновке рассчитывают по отдельным элементам ошиновки и прибавляют падение напряжения в контактах.

На пакете шин постоянного сечения, в которых сила тока не изменяется по длине, падение напряжения может быть вычислено по закону Ома:

Анодные стояки. Рассчитываем перепад одной ветви.

▲ U _ош _. _ст = q l i _ош = q l I/ S=3,332×10^-6×15,64×0,28×10⁴=16,154×10^-2=0,16154 в =161,54 мВ

l - длина участка шинопровода, 782×2=15,64 м

q –удельное электросопротивление в стояках,Ом∙см:

q =2,80(1+0,0038× t ) 10^-6=2,8(1+ 0,0038×50)10^-6=2,8×1.19×10^-6= 3,332 ×10^-6 Ом∙см;

t –принимаем температуру стояка среднегодовую 50⁰С, практические данные;

i _ош – плотность тока, 0,28А/мм²;

Для пакета шин постоянного сечения при достаточно большом числе подводов и отводов тока при условии, что они равномерно распределены по длине пакета и ток в них одинаков ( к такому пакета шин относится анодная ошиновка):

▲ U _ош.ан = q l i _ош.мак /3= q l I /3 S =3,332×10^-6×9,3×0,28×10⁴/3 =9,606×10^-2/3 =3,202×10^-2= 0,0320в=32мВ

l - длина анодной шины 9,3м

Для тающего пакета шин при достаточно большом числе подводов и отводов тока при условии, что они равномерно распределены по длине пакета и ток в них одинаков ( к такому пакета шин относится катодная ошиновка идущая на входной торец следующей ванны):

▲ U 1_ош.к= q l i _ош. /2= q l I /2 S _мак =3,332×10^-6×(9×0,59)×0,28×10⁴/2=3,332×5,31×0,28×10^-2/2=2,74×10^-2=0,0274в=27,4мВ

9×0,59=5, 31м длина участка подключения спусков.

▲ U 2_ош.к= q l i _ош =3,332×10^-6×(9,36-5,31)×0,28×10⁴=3,332×10^-6×4,05×0,31×10⁴= 4,183×10^-2=0,04183в=41,83мВ

Падение напряжения в катодной ошиновке идущей на выходной торец следующей ванны

▲ U 1_ош.к= q l i _ош.мак /3= q l I /3 S на участке подключения спусков

▲ U 1_ош.к=3,332×10^-6×0,59×0,28×10⁴/3=0,61×10^-2/3=0,002в=2мВ

▲ U 2_ош.к= q l i _ош на участке от последнего подключенного спуска, до выходного торца следующей ванны.

▲ U 2_ош.к =3,332×10^-6×(12,760-0,59)×0,28×10⁴=3,332×12,17×0,31×10^-2=0,126в=126мВ

▲ U _ош.к =27,4+41,83+2+126=197,23мВ

U _ош. = ▲ U _ош.к +▲ U _ош.а +▲ U _ош.ст =197,23+32+161,54=390,77мВ

Падение напряжения в контактах принимаем по практическим данным

Катодный блюмс- катодный спуск -0,006В

Катодный спуск –катодная шина -0,003В

Катодный спуск -0,033В

Катодная шина- стояк - 0,003В

Анодная шина- стояк - 0,002В

Штырь-анодная шина -0,008В

Контакт стояк- гибкая шина - 0,002В

ИТОГ -0,057В

▲ U _ош = 390,77мв +57мв = 447,77мв= 0,44777В

▲ U _ан.эфк– падение напряжения от анодных эффектов зависит от числа эффектов, продолжительности, напряжения вспышки.

▲ U _ан.эфк = ( U _ан.эфк - U _раб) ∙n ∙ t / 1440

U _ан.эфк – напряжение анодного эффекта, ( 30-40В), принимаем 30В

n – количество анодных эффектов на один электролизер( частота вспышек), принимаем1,2 шт

t – продолжительность анодного эффекта, (2-3) мин, принимаем 2,5мин

1440 – количество минут в сутках

▲ U _ан.эфк = ( U _ан.эфк - U _р) ∙n ∙ t / 1440= (30-4,792) ×1,2× 2,5/1440 = 25,206 ×1,2× 2,5/1440=0,0525В

U _р ═Е +▲ U _эл +▲ U _а +▲ U _к +▲ U _ош = 1,41 +2,153 +0,43+ 0,35448 + 0,45434 = 4,79182В

▲ U _с.ош.– падение напряжения в общесерийной ошиновке рассчитывают исходя из длины шинопроводов, проходящих по торцам корпуса, средним проездам внутри корпуса и между корпусами. Она составляет 0,03-0,05в на ванну. Принимаем 0,04В.