ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы подобия электролизеров из "Производство хлора а каустической соды методом электролиза с ртутном катодом" М —масса 1 г-атома tl — время, сек. [c.48] Таким образом, очевидно, что поток диффузии даже при относительно небольшой толщине слоя ртути и высоком градиенте концентраций может обеспечить лишь малую плотность тока. Но даже относительно небольшого перемешивания, которое имеет место в лабораторных электролизерах вследствие протекания ртути, сотрясений и движения электролита, обычно бывает достаточно для осуществления электролиза с плотностью тока 0,2 — 0,3 а/сж2 без образования на поверхности ртути пленки твердой амальгамы. [c.48] В лабораторных электролизерах, отличающихся малой скоростью протекания ртути, для проведения электролиза с более высокими плотностями тока катод следует перемешивать мешалками с окружной скоростью около 1 м мин [263, 270]. [c.48] Электролиз можно проводить и в условиях, когда ртуть, протекающая под слоем твердой амальгамы, лишь незначительно обогащается щелочным металлом и вытекает из электролизера в виде очень слабой амальгамы. Если усилить перемешивание, корка твердой амальгамы на поверхности катода растворяется и процесс начинает идти с преимущественным разрядом натрия. Следует отметить, что можно получить кристаллическую амальгаму натрия, причем блестящие кристаллики ее будут плавать на поверхности катода, не вызывая значительного усиления выделения водорода, если плотность тока достаточно мала или перемешивание достаточно интенсивно. [c.49] Изменение к обратно пропорционально изменению V. [c.49] Поэтому величина критерия Рейнольдса для широкого потока с тонким слоем при одинаковой удельной объемной скорости протекания жидкости почти не зависит от глубины слоя. Таким образом, Ке -—. Следовательно, необходимым условием подобия моделей электролизеров в отношении характера движения катода является равенство удельных объемных скоростей движения амальгамных катодов. При одном и том же уклоне дна и одинаковой подаче ртути на единицу ширины катода будет соблюдаться равенство скоростей потока и высот слоя амальгамы независимо от общей ширины электролизера. Так как одинаковая концентрация амальгамы при равенстве потоков ртути достигается на равных расстояниях от входа ртути в электролизер, то в простейшем случае подобными будут электролизеры, имеющие одинаковую длину, уклон дна и одинаковое количество ртути, подаваемой на единицу ширины катода, независимо от его ширины. [c.50] Естественно, что в лабораторных условиях трудно экспериментально осуществить электролиз в электролизерах длиной 5 — 25 м, соответствующей длине промышленных ванн. Это затруднение связано также с токовой нагрузкой. Очевидно, что независимость подобия электролизеров от ширины ванн при условии соблюдения плоскостности катода сохраняется лишь до тех пор, пока ширина катода существенно отличается от толщины слоя ртути. Так, для электролизера с шириной катода менее 1 см условия подобия будут уже нарушены. Если же ограничиться шириной катода 1 см, то для модели длиной 10 м при плотности тока 10 ка/м потребуется сила тока, равная 1000 а. Поэтому в лабораторных условиях приходится пренебрегать равенством конечных концентраций амальгамы и вести исследования в электролизерах небольшой длины. [c.50] Чтобы соблюсти в таких электролизерах подобие в движении амальгамного катода, процесс ведут с получением амальгамы, имеющей настолько меньшую концентрацию натрия, насколько короче модель по сравнению с промышленным электролизером. [c.50] Для определения влияния концентраций амальгамы нельзя произвольно менять количество подаваемой ртути, так как при этом нарушается гидродинамическое подобие модели. Нарушение может сказаться на результатах опыта в большей степени, чем изменение концентрации амальгамы, поэтому влияние изменения концентрации амальгамы следует изучать путем постепенного нал ращивания ее концентрации без изменения скорости протекания ртути. Можно моделировать электролизеры и иными способами, однако сохранение одинаковой скорости движения амальгамного катода является обязательным. [c.50] В действительности, в ваннах с ртутным катодом, нанесенным на движущуюся металлическую поверхность, все же происходит некоторое перемешивание за счет трения поверхности диска об электролит, стекания с диска избыточной ртути, движений, вызываемых различием поверхностных натяжений из-за неравномерности поляризации, и т. д. Для этих ванн предельные плотности тока еще выше. [c.51] Для электролизеров с катодом в виде ртути, стекающей по вертикальной металлической поверхности, для полного смывания поверхности требуется определенный минимум количества ртути, подаваемой на единицу ширины катода, и составляющий примерно 50 — 60 мл/мин на 1 см ширины катода [271]. При такой подаче скорость движения катода велика, толщина слоя мала, а концентрация амальгамы, даже при высокой плотности тока и при практически возможной высоте катода (до 1 м), низка. В этих условиях не возникает никаких затруднений для отвода щелочного металла в глубь слоя и модели всех размеров равноценны. [c.51] Подобие электролизеров в отношении скорости движения рассола может быть достигнуто только при полной длине модели с сохранением одинаковой подачи рассола на единицу ширины катода и одинакового обеднения рассола солью при прохождении от начала к концу электролизера. Однако обычно скорости движения рассола в промышленных ваннах невелики и их возможные изменения мало отражаются на результатах процесса. [c.51] Большее значение имеет степень обеднения рассола, поэтому во всех моделях сохраняют такую его поДачу, которая соответствует одинаковому обеднению за время пребывания в электролизерах. В отдельных случаях, характеризующихся большей скоростью движения, следует учитывать необходимость соблюдения гидродинамического подобия движения и пренебрегать изменением концентрации. Иногда, если это необходимо, применяют также метод рециркуляции рассола с постепенным доведением его концентрации до установленной конечной величины. [c.51] Вернуться к основной статье