Выбор источника тока для электрохимического аппарата

Из [9] известно, что при концентрации C (ZnSO4)=0,5моль/л и C (Na2SO4)=1моль/л; ток обмена i0=10,9· 10−4A/ cм2 = 10,9 A/ м2, α=0,32. При заданной концентрации Zn (NН3)2Cl2 ток обмена будет равен:

Предельный диффузионный ток может быть рассчитан по следующей формуле,(4.5)где D — коэффициент диффузии, принимаем равным 4,93∙10−10 м2/с [7]; δ - толщина диффузионного слоя, принимаем равным 1∙10−4 м. Катодное перенапряжение равно:

4.2. 3 Определение величины анодного перенапряжения.

Расчет анодного перенапряжения производим по уравнению замедленного разряда:. (4.6)Рассчитаем анодную плотность тока: (4.7)где Sa — площадь поверхности анодов, м2. Принимаем, что с обратной стороны аноды работают на 50%. Тогдам2Анодное перенапряжение равно: 4.3 Расчет омических составляющих напряжения.

Омические составляющие напряжения на электролизере рассчитывают по закону Ома.

4.3. 1 Расчет падения напряжения в электролите.

Для плоскопараллельных электродов падение напряжения в электролите рассчитывается по закону Ома:(4.8)где — удельное сопротивление электролита, Ом∙м;l — расстояние между электродами, принимаемое равным 0,3 м;s — площадь рабочей поверхности электродов, м2; - удельная электропроводность электролита, См∙м-1;iср — средняя плотность тока, А/м2.(4.9)А/м2Для расчета значения удельной электропроводности раствора, содержащего несколько компонентов, используют следующий принцип: удельная электропроводность смешанного раствора (χсм) принимается равной сумме рассчитанных удельных электропроводностей отдельных компонентов раствора χj.Находим суммарную концентрацию компонентов в растворе: моль/лЗначения эквивалентной электропроводности для каждого компонента электролита (Na2ZnO2, NaOH) при концентрации С∑ определены экстраполяцией справочных данных (рисунки 4.1−4.2) [13, 14]., Рисунок 4.1 — Зависимость эквивалентной электропроводимости раствора Zn (NH3)2Cl2от концентрации.

Рисунок 4.2 — Зависимость эквивалентной электропроводимости раствора NН4Cl от концентрации Пересчет значений эквивалентных электропроводностей Zn (NH3)2Cl2,NH4Clна заданную температуру 20С с учетом температурных коэффициентов (таблица 4.2),(4.10)где — эквивалентная электропроводность, найденная при, См∙м-1; - температурный коэффициент (представлен в таблице 4.2), К-1;t1 — температура раствора электролита, К;t2 — температура, при которой известна, K. Таблица 4.2 — Температурные коэффициенты компонентов [9]КомпонентZn (NH3)2Cl2NH4Cl, К-10,023 0,02= 1,889∙ 10−3∙ (1 + 0,023 ∙ (18 — 20))=1,976∙ 10−3= 0,009∙(1 + 0,02 ∙ (18 — 20))=0,01Удельную электропроводность отдельных компонентов в смешанном растворе определяем следующим образом:(4.11) См∙м-1, См∙м-1,Удельная электропроводность электролита равнаχ=0,68+44,383=45,063 См∙м-1.Расчет падения напряжения в электролите:∆Uэл =73,038∙(0,13/45,063)=0,211 В4.

3.2 Падение напряжения в теле электродов и в контактах.

Падение напряжения в теле электродов рассчитываем по следующей формуле,(4.12)где — площадь сечения электрода, м2; - высота погруженной части электрода, м;ρ - удельное сопротивление электрода при рабочей температуре, Ом∙м Ом∙м В Ом∙м ВВПоскольку падение напряжения в контактах рассчитать довольно трудно, принимаем его равным 15% от общего падения напряжения в электролизере.

4.4 Суммарное напряжение на ванне4.

5 Выбор источника питания.

Для питания выбран выпрямитель ВГ-ТПЕ-200−12−0 УХЛ4 с номинальным напряжением 12 В (номинальный ток 200 А).

Заключение

.

В ходе выполнения курсового проекта был рассчитан электрический баланс гальванической ванны цинкования (по справочным данным).По результатам электрического баланса для питания выбран выпрямитель ВГ-ТПЕ-200−12−0 УХЛ4 с номинальным напряжением 12 В (номинальный ток 200 А).Библиографический список.

Дасоян М.А., Пальмская И. Я., Сахарова Е. В. Технология электрохимических покрытий.

Л.: Машиностроение 1989.-391 с. Справочник по электрохимии / под ред. А. М. Сухотина. — Л.: Химия, 1981. — 488 с. Ильин В. А. Цинкование и кадмирование. — Л.: Машиностроение, 1971, — 88 с. ГОСТ 1180–91.

Аноды цинковые. Технические условия. ГОСТ 3640–94. Цинк. Технические условия. ГОСТ 23 738–85. Ванны автооператорных линий для химической, электрохимической обработки поверхности и получения покрытий. Основные параметры и размеры.

Технологические расчеты оборудования электрохимических производств: учебно-методическое пособие. / В. М. Рудой, Т. Н. Останина, И. Б. Мурашова, Н. И. Останин, Ю. П. Зайков. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2006.-81 с. Новиков В. Т., Медведев Г. И., Суров И. И. Основное технологическое оборудование цехов гальванопокрытий. — М.: МХТИ им.

Д.И.Менделеева. — 1984. — 63с. Гибкие автоматизированные гальванические линии: Справочник. / Под общ.

ред. В. Л. Зубченко. — М.: Машиностроение. ;

1989. — 672 с.В. Н. Варыпаев.

Введение

в проектирование электролизеров. — Л.: Изд-во ЛТИ.

— 1981. — 93 с. Флореа О., Смигельский О. Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии. М.: 1971. — 448с. Краткий справочник физико-химических величин /Под ред.

А.А.Равделя, К. П. Мищенко. — М.: Химия, 1965.-232с.Справочник химика. 2-е изд. Под ред.

Б.П.Никольского. — М.-Л.:Химия. — 1964.

— Т.

3. — 1000 с. Справочник по электрохимии / под ред.А. М. Сухотина. — Л.: Химия, 1981. — 488 с.