ВЫБОР ИСТОЧНИКА ТОКА - Металлургия - KazEdu.com

Химическое обезжиривание Сушка ВЫБОР ИСТОЧНИКА ТОКА

49044

знака

114

таблиц

0

изображений

Сушка

2.7.3 ВЫБОР ИСТОЧНИКА ТОКА.

Напряжение источника тока:

Где:

Е_в – напряжение на ванне, В;

Е_ш – падение напряжения на штангах, В.

Е_ш – берут равным 0,1 Е_и.т.. Поэтому Е_и.т.= Е_в /0,9.

Для ванны меднения:

			Е_в		2,2
Е_ит		=	0,9	=	0,9	=	2,44			В

Для ванны никелирования:

			Е_в		2,1
Е_ит		=	0,9	=	0,9	=	2,28			В

И для ванны никелирования и меднения выбираем источник тока:

2.7 РАСХОД ВОДЫ.

Цеха металлопокрытий расходуют много воды. В основном вода расходуется на промывку деталей после различных технологических операций (до 80%). Кроме того, вода затрачивается на составление и пополнение растворов ванн, нагрев электролитов и отдельного оборудования. вода, идущая на нагрев, может использоваться вторично.

Расход воды Q_р, затрачиваемый на промывку деталей рассчитывается по формуле:

Где:

q – унос раствора поверхностью деталей, л/дм²;

N – количество ступеней (ванн) промывки;

К₀ – критерий промывки, т.е. отношение концентрации основного компонента в электролите к предельно допустимой концентрации этого компонента в воде после промывки;

S – поверхность промываемых деталей, м²/год.

Величина q при обработке россыпью в барабанах принимается равной 0,3 л/м². Значения критерия К₀ свои для каждой операции. Если перед промывкой проводится улавливание электролита, то К₀ уменьшают введением коэффициента 0,4 при одной ванне улавливания.

Расход воды на промывку после обезжиривания:

К₀ = 600;

Количество ступеней промывки – 2 (1-я горячая, 2-я холодная)

2

Q_обезж

=

0,3

600

*

6180

=

45 413,54

л/год

Количество горячей воды составляет 0,5 от общего количества воды и равно :

Q_{обезж.гор.}

=

Q_{обезж.хол.}

=

22 706,77

л/год

Расход воды на промывку после активирования:

К₀ = 700;

Количество ступеней промывки – 2 (2-е ступени холодные)

								2
		Q_акт				=	0,3				700				*	6180				=	49 052,23						л/год

		Q_{акт.хол.}					=	49 052,23						л/год

Промывка после меднения:

К₀ = 6000;

Количество ступеней промывки – 2 (1-я холодная, 2-я горячая);

После осаждения меди проводится улавливание электролита.

2

Q_медь

=

0,3

6000

*

0,40

*

6180

=

90 827,08

л/год

Количество горячей воды принимается равной 1/3 от общего количества.

1/3

Q_{медь.общ.}

=

Q_{медь.гор.}

=

30 275,69

л/год

Промывка после никелирования:

К₀ = 2500;

Количество ступеней промывки – 2 (1-я холодная, 2-я горячая);

После осаждения никеля проводится улавливание электролита.

2

Q_ник

=

0,3

2500

*

0,4

*

6180

=

58 628,63

л/год

Количество горячей воды принимается равной 1/3 от общего количества.

1/3

Q_{ник.общ}

=

Q_{ник.гор.}

=

19 542,88

л/год

Итого количество воды на промывку:

Q_пром

=

Q_обезж

+

Q_акт

+

Q_медь

+

Q_ник

=

243 921,48

л/год

Из них горячее

Q_{пром.гор}

=

Q_{обезж.гор.}

+

Q_{медь.гор.}

+

Q_{ник.гор.}

=

72 525,34

л/год

Для определения общего количества воды необходимо также учитывать воду, идущую на приготовление растворов, корректировку электролитов, промывку ванн при чистке и т.д. расход такой воды принимается равной 20% от количества воды, идущей на промывку.

Q_эл	=	20%	243 921,48	=		48 784,30			л/год
ИТОГО					Q_р		=	292 705,78			л/год

2.7 РАСЧЕТ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ.

Химикаты и аноды расходуются на первоначальный пуск ванны и на выполнение годовой производственной программы.

2.7.1 РАСЧЕТ РАСХОДА ХИМИКАТОВ.

На первоначальный пуск ванны требуется следующее количество химикатов:

Где:

С – содержание каждого компонента в растворе г/л;

V – объем ванны, 250 л;

В – количество ванн, 1 шт;

G_п – расход каждого компонента, кг.

G_п = 0,5*С

Расход химикатов в процессе эксплуатации ванн определяется суммарными потерями Dg в результате уноса раствора поверхностью деталей и барабаном, корректировании, чистке ванн, фильтрации растворов, уноса в вентиляционные каналы.

Расход химикатов на выполнении годовой программы:

			D	g	C	(	S	+	S_n	)
G_пр		=	1000

Где:

S – годовая покрываемая поверхность изделия 6180 м²/год;

S_n– нерабочая площадь поверхности, 0,10S 618 м²/год;

С – содержание каждого компонента в растворе г/л.

D

g

C

(

6180

+

618,00

)

G_пр

=

1000

=

D

g

C

6,8

Т.к. ванны обезжиривания и активации меняются один раз в месяц, то расход на годовую программу принимаем 12G_п.

Расход химикатов на химическое обезжиривание:

NaOH	-	30		г/л										G_n	=	0,5	*	30	*	12	=	180,00	кг
Na₃PO₄		-	20		г/л									G_n	=	0,5	*	20	*	12	=	120,00	кг
Na₂SiO₃		-	15		г/л									G_n	=	0,5	*	15	*	12	=	90,00	кг
Синтанол ДС-10						-	10		г/л					G_n	=	0,5	*	10	*	12	=	60,00	кг

Расход химикатов на электрохимическое обезжиривание:

NaOH	-	20		г/л										G_n	=	0,5	*	20	*	12	=	120,00	кг
Na₃PO₄		-	30		г/л									G_n	=	0,5	*	30	*	12	=	180,00	кг
Na₂SiO₃		-	30		г/л									G_n	=	0,5	*	30	*	12	=	180,00	кг
Синтанол ДС-10						-	2		г/л					G_n	=	0,5	*	2	*	12	=	12,00	кг

Расход материалов на активацию:

Н₂SO₄

-

120

г/л

G_n

=

0,5

*

120

*

12

=

720,00

кг

Расход материалов на меднение:

D

g

=

0,34

-

0,12

=

0,22

л/м²

CuSO₄*H₂O

-

80

г/л

G_n

=

0,5

*

80

=

40,00

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

80

=

119,64

кг

G

=

159,64

кг

К₄Р₂O₇

-

350

г/л

G_n

=

0,5

*

350

=

175,00

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

350

=

523,45

кг

G

=

698,45

кг

NH₄OH 25%

-

2

г/л

G_n

=

0,5

*

2

=

1,00

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

2

=

2,99

кг

G

=

3,99

кг

C₆H₈O₇*H₂O

-

20

г/л

G_n

=

0,5

*

20

=

10,00

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

20

=

29,91

кг

G

=

39,91

кг

Na₂SeO₃

-

0,002

г/л

G_n

=

0,5

*

0,002

=

0,0010

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

0,002

=

0,0030

кг

ИТОГО

G

=

0,0040

кг

Расход материалов на никелирование:

D

g

=

0,48

-

0,12

=

0,36

л/м²

NiSO₄*7H₂O

-

300

г/л

G_n

=

0,5

*

300

=

150,00

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

300

=

448,67

кг

G

=

598,67

кг

NaCl

-

15

г/л

G_n

=

0,5

*

15

=

7,50

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

15

=

22,43

кг

G

=

29,93

кг

H₃BO₃

-

40

г/л

G_n

=

0,5

*

40

=

20,00

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

40

=

59,82

кг

G

=

79,82

кг

1,4-бутиндиол

-

1,5

г/л

G_n

=

0,5

*

1,5

=

0,75

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

2

=

2,24

кг

G

=

2,99

кг

Формальдегид

-

0,05

г/л

G_n

=

0,5

*

0,05

=

0,0250

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

0,050

=

0,0748

кг

G

=

0,0998

кг

Хлорамин-Б

-

2,5

г/л

G_n

=

0,5

*

2,5

=

1,25

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

2,500

=

3,74

кг

G

=

4,99

кг

ОС-20

-

5

г/л

G_n

=

0,5

*

5

=

2,50

кг

G_пр

=

6,80

*

0,22

*

5,000

=

7,48

кг

ИТОГО

G

=

9,98

кг

2.7.2 РАСЧЕТ РАСХОДА АНОДОВ.

Для меднения:

S_а

=

2

S_к

=

65,0

*

2

=

130

дм²

Т.к в ванне 2 анода, то:

S_1а

=

S_а

/

2

=

65,0

дм²

Принимаем:

Длина анода			8,00	дм
Толщина анода			0,10	дм
Ширина анода			4,00	дм

Расход анодов на первоначальный пуск:

s = lbDd

Где:

l – длина анода, 0,8 м;

b – суммарная ширина анодов, 0,4*2=0,8 м;

D – толщина анода, 0,01 м;

d – плотность металла анода, 8930 кг/м³.

s = 0,8*0,8*0,01*8930 = 57,15 кг.

Для никелирования:

S_а

=

2

S_к

=

65,0

*

2

=

130

дм²

Т.к в ванне 2 анода, то:

S_1а

=

S_а

/

2

=

65,0

дм²

Принимаем:

Длина анода			8,00	дм
Толщина анода			0,10	дм
Ширина анода			4,00	дм

Расход анодов на первоначальный пуск:

s = lbDd

Где:

l – длина анода, 0,8 м;

b – суммарная ширина анодов, 0,4*2=0,8 м;

D – толщина анода, 0,01 м;

d – плотность металла анода, 8900 кг/м³.

s = 0,8*0,8*0,01*8930 = 56,96 кг.

Расход анодов на выполнение годовой программы для меднения:

Где:

d – плотность металла анода, 8930 кг/м³;

S – годовая поверхность обработки, 6180 м²;

d - толщина покрытия, 0,012 мм;

Dd - потери при отливке анодов, сверлении, шламообразовании, 5% 33 кг;

G_п = 695.36 кг.

Расход анодов на выполнение годовой программы для никелирования:

Где:

d – плотность металла анода, 8900 кг/м³;

S – годовая поверхность обработки, 6180 м²;

d - толщина покрытия, 0,009 мм;

Dd - потери при отливке анодов, сверлении, шламообразовании, 5% 25 кг;

G_п = 519.77 кг.

2.7.3. СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ.

Наименование операции	Наименование материалов	Расход материала		Общая годовая потребность материалов, кг/год
		на программу, кг/год	на первую загрузку, кг
		на программу, кг/год	на первую загрузку, кг
Обезжиривание	NaOH	-	180,00	180,00
	Na₃PO₄	-	120,00	120,00
	Na₂SiO₃	-	90,00	90,00
	Синтанол ДС-10	-	60,00	60,00
Эл.химическое обезжиривание	NaOH	-	120,00	120,00
	Na₃PO₄	-	180,00	180,00
	Na₂SiO₃	-	180,00	180,00
	Синтанол ДС-10	-	12,00	12,00
Активирование	Н₂SO₄	-	720,00	720,00
Осаждение меди	CuSO₄*H₂O	119,64	40,00	159,64
	К₄Р₂O₇	523,45	175,00	698,45
	NH₄OH 25%	2,99	1,00	3,99
	C₆H₈O₇*H₂O	29,91	10,00	39,91
	Na₂SeO₃	0,0030	0,0010	0,0040
Осаждение никеля	NiSO₄*7H₂O	448,67	150,00	598,67
	NaCl	22,43	7,50	29,93
	H₃BO₃	59,82	20,00	79,82
	1,4-бутиндиол	2,24	0,75	2,99
	Формальдегид	0,0748	0,0250	0,0998
	Хлорамин-Б	3,7400	1,2500	4,99
	ОС-20	7,4800	2,5000	9,98
Анод медный	Cu	695,3600	57,1500	752,51
Анод никелевый	Ni	519,7700	56,9600	576,73

2.8 ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ. 2.8.1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВАННЫ ОБЕЗЖИРИВАНИЯ.

Исходные данные:

Рабочий объем ванны

250,0

дм³

=

0,25

м³

Длина ванны			-	0,97	м
Ширина ванны			-	0,55	м
Высота ванны			-	0,80	м
Толщина корпуса			-	0,01	м

Футеровки нет, щелочная ванна, поэтому стальной корпус не растворяется.

С₁		-	удельная теплоемкость раствора															-	4570				Дж/кг*К
r	-	плотность ратвора							-	1,08			кг/дм³
С₂		-	удельная теплоемкость стали															-	481,5				Дж/кг*К
r_ст		-	плотность стали							-	7,8			*	10³			кг/м³

t_н	-	20	С			t_к	-	70	С

Расчет массы корпуса:

G_ст₁

=

H

*

L

*

b

*

r_ст

*

2

=

121,06

кг

G_ст2

=

H

*

В

*

b

*

r_ст

*

2

=

68,64

кг

G_дно

=

L

*

В

*

b

*

r_ст

*

2

=

83,23

кг

Итого масса корпуса

G

-

272,93

кг

Расход тепла на разогрев ванны:

Q₂

Q_раз.

=

Q₁

-

2

Q₁

-

расход тепла на разогрев ванны

Q₂

-

расход тепла на компенсацию тепловых потерь

Q₁

=

(

V

*

С₁

*

r

+

G

*

С₂

)

*

Dt

=

68 265,79

кДж

Q₂ = q₁ + q₂

q₁– потери тепла нагретой жидкости через стенки

q₂– потери тепла на испарения жидкости через зеркало электролита

q₁= S_в* q₁^уд

q₂= S_в* q₂^уд

q₁^уд

-

2448

кДж/м²

q₂^уд

-

15300

кДж/м²

Определение поверхности стен ванны

S_ст₁

=

H

*

L

*

2

=

1,55

м²

S_ст2

=

H

*

B

*

2

=

0,88

м²

S_дна

=

B

*

L

=

0,53

м²

S_в

=

2,96

м²

Поверхность зеркала электролита:

S_зерк

=

0,53

м²

Поэтому потери тепла:

q₁	=	7246		кДж
q₂	=	8109		кДж
Q₂	=	q₁	+	q₂	=	15355		кДж

													15355
Q_раз.			=	68 265,79							+		2	=	75943,33						кДж

Расход тепла на поддержание рабочей температуры.

Q_раб.

=

Q₂

+

Q₃

-

Q₄

Q₃	-	потери тепла на разогрев загружаемых деталей
Q₄	-	джоулево тепло, выделяемое эл. током

Джоулево тепло вводится в систему и частично компенсирует тепловые затраты, поэтому вводится со знаком минус.

Примем время разогрева t 1 час.

Q₃

=

(

G_устр

*

С₂

+

G_дет

*

С₂

)

*

Dt

Где:

G_устр – масса устройств и приспособлений, кг;

G_дет – масса деталей, кг;

С_1т, С₂ – теплоемкость стали, 481,5 Дж/кгК

Примем массу приспособлений и токопроводов равной массе деталей, т.о. общая масса приспособлений и деталей равна 20 кг.

Q₃

=

(

481,5

*

10

+

481,5

*

10

)

*

50

=

481,5

кДж

Q₄

=

0,86

I

U

t

=

0,86

*

455

*

8,00

*

1

=

3130

Вт/ч

=

11269,44

кДж

Q_раб.

=

4 567,14

кДж

Q_раб. – то количество тепла, которое нужно ввести, для поддержания рабочей температуры 70°С.

Расход тепла за год:

Q_год.

=

Q_раз.

*

n

+

Q_раб.

*

Т_д

Где:

n – количество дней разогрева, т.к. работа идет в 3 смены, то ванна разогревается 1 раз в неделю, поэтому принимаем n = 51 день.

Т_д – фонд рабочего времени, 5960 ч.

Q_год.

=

75943,33

*

51

+

4567,14_.

*

5960

=

31 062 886,90

кДж

Расчет змеевика теплообменника:

					Q_раз.
S_змеев				=	К	*	t_ср	*	t

Где:

К – коэффициент теплоотдачи, К=1000 – 2000, примем К = 1000

t_ср– средняя температура пара, °С;

t - время разогрева, 1 ч.

		(	t₁	-	t₂	)	-	(	t₃	-	t₄	)
t_ср	=	2,3			lg	*	t₁	-	t₂
		2,3			lg	*	t₃	-	t₄

Где:

t₁– температура пара,140 °С;

t₂– начальная температура,20 °С;

t₃– температура конденсата,90 °С;

t₄– конечная температура,70 °С;

		(	140	-	20		)	-	(	90		-	70		)		100
t_ср	=		2,3	lg	140			-	20							=	2,3			lg		6			=	55,87				C
			2,3	lg		90		-	70

					75943,33
S_змеев				=	1000	*	55,87	*	1	=	1,36					м²

Находим длину змеевика:

S_змеев

1,36

L

=

p

*

D

=

3,14

*

0,064

=

6,77

м

D – диаметр змеевика – 2 трубных дюйма, 64 мм.

Расход пара на разогрев ванны обезжиривания:

Q_раз.

75943,33

Р_разогр

=

q^`

-

q^``

=

3128

-

378

=

27,62

кг

q^`

=

t

*

C_{р пара}

=

140

*

22,34

=

3128

кДж/кг

q^``

=

t

*

C_{р воды}

=

90

*

4,20

=

378

кДж/кг

Расход пара на годовую программу ванны обезжиривания:

Р_год

=

Р_разогр

*

n

+

Т_д

*

Р_раб

=

11 297,24

кг/год

Q_раб.

4 567,14

Р_раб

=

q^`

-

q^``

=

3128

-

378

=

1,66

кг

2.8.2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВАННЫ МЕДНЕНИЯ.

Исходные данные:

Рабочий объем ванны

250,0

дм³

=

0,25

м³

Длина ванны	L	-	0,97	м
Ширина ванны	B	-	0,55	м
Высота ванны	H	-	0,8	м
Толщина корпуса	b	-	0,01	м
Толщина футеровки	d	-	0,02	м

Ванна футерована пластикатом.

С₁		-	удельная теплоемкость раствора																																		-		4150								Дж/кг*К
ρ	-	плотность ратвора																-		1,16						кг/дм³
С₂		-	удельная теплоемкость стали																																		-		481,5								Дж/кг*К
ρ_ст		-	плотность стали																	-		7,8						*		10³							кг/дм³
ρ_пласт		-	плотность пластиката																					-		1,4						*			10³						кг/дм³

t_н	-	20		С						t_к		-		40				С

Расчет массы корпуса:

G_ст1

=

H

*

L

*

b

*

ρ_ст

*

2

=

121.06

кг

G_ст2

=

H

*

В

*

b

*

ρ_ст

*

2

=

68.64

кг

G_дно

=

L

*

В

*

b

*

ρ_ст

*

2

=

83.23

кг

Итого масса корпуса

G_к

-

272.93

кг

Расчет массы футеровки:

G_ст1

=

H

*

L

*

d

*

ρ_пласт

*

2

=

43.15

кг

G_ст2

=

H

*

В

*

d

*

ρ_пласт

*

2

=

24.46

кг

G_дно

=

L

*

В

*

d

*

ρ_пласт

*

2

=

29.66

кг

Итого масса футеровки

G_ф

-

97.27

кг

Итого масса корпуса ванны с футеровкой: 370,2 кг.

Расход тепла на разогрев ванны:

Q₂

Q_раз.

=

Q₁

-

2

Q₁

-

расход тепла на разогрев ванны

Q₂

-

расход тепла на компенсацию тепловых потерь

Q₁

=

(

V

*

С₁

*

ρ

+

G

*

С₂

+

G

*

С₃

)

*

Dt

=

(

0.25

*

4150

*

1160

+

+

272.93

*

481.50

+

97.27

*

1390.0

)

*

20

=

29 402.42

кДж

Q₂ = q₁ + q₂

q₁– потери тепла нагретой жидкости через стенки

q₂– потери тепла на испарения жидкости через зеркало электролита

q₁= S_в* q₁^уд

q₂= S_зер* q₂^уд

q₁^уд

-

162

кДж/м²

q₂^уд

-

1440

кДж/м²

S_ст1

=

H

*

L

*

2

=

1.55

м²

S_ст2

=

H

*

B

*

2

=

0.88

м²

S_дна

=

B

*

L

=

0.53

м²

Итого площадь поверхности ванны: 2,96 м²

Поверхность зеркала электролита:

S_зерк

=

0,53

м²

Поэтому потери тепла:

q₁	=	479,5		кДж
q₂	=	763,2		кДж
Q₂	=	q₁	+	q₂	=	1243		кДж

													1243
Q_раз.			=	68 265,79							+		2	=	30023,78						кДж

Расход тепла на поддержание рабочей температуры.

Q_раб.

=

Q₂

+

Q₃

-

Q₄

Q₃	-	потери тепла на разогрев загружаемых деталей
Q₄	-	джоулево тепло, выделяемое эл. током

Джоулево тепло вводится в систему и частично компенсирует тепловые затраты, поэтому вводится со знаком минус.

Примем время разогрева t 1 час.

Q₃

=

(

G_устр

*

С₂

+

G_дет

*

С₂

)

*

Δt

Где:

G_устр – масса устройств и приспособлений, кг;

G_дет – масса деталей, кг;

С_1т, С₂ – теплоемкость стали, 481,5 Дж/кгК

Примем массу приспособлений и токопроводов равной массе деталей, т.о. общая масса приспособлений и деталей равна 20 кг.

Q₃

=

(

481,5

*

10

+

481,5

*

10

)

*

20

=

144,45

кДж

Q₄

=

0,86

I

U

τ

=

0,86

*

101

*

2,2

*

1

=

190,1

Вт/ч

=

684,53

кДж

Q_раб.

=

702,64

кДж

Q_раб. – то количество тепла, которое нужно ввести, для поддержания рабочей температуры 40°С.

Расход тепла за год:

Q_год.

=

Q_раз.

*

n

+

Q_раб.

*

Т_д

Где:

n – количество дней разогрева, т.к. работа идет в 3 смены, то ванна разогревается 1 раз в неделю, поэтому принимаем n = 51 день.

Т_д – фонд рабочего времени, 5960 ч.

Q_год.

=

30023,78

*

51

+

702,64_.

*

5960

=

5 706 963.89

кДж

Расчет змеевика теплообменника:

					Q_раз.
S_змеев				=	К	*	t_ср	*	τ

Где:

К – коэффициент теплоотдачи, К=1000 – 2000, примем К = 1000

t_ср– средняя температура пара, °С;

t - время разогрева, 1 ч.

		(	t₁	-	t₂	)	-	(	t₃	-	t₄	)
t_ср	=	2,3			lg		*	t₁	-	t₂
		2,3			lg		*	t₃	-	t₄

Где:

t₁– температура пара,140 °С;

t₂– начальная температура,20 °С;

t₃– температура конденсата,90 °С;

t₄– конечная температура,40 °С;

						(	140		-		20		)	-		(		90	-		40			)						70
t_ср			=					2,3		lg		140			-		20										=		2,3		lg	2			=		80,05					C

90

-

40

					30023,78
S_змеев				=	1000	*	80,05	*	1	=	0,38					м²

Находим длину змеевика:

S_змеев

0,38

L

=

π

*

D

=

3,14

*

0,064

=

1,89

м

D – диаметр змеевика – 2 трубных дюйма, 64 мм.

Расход пара на разогрев ванны меднения:

Q_раз.

30023,78

Р_разогр

=

q^`

-

q^``

=

3128

-

378

=

10,92

кг

q^`

=

t

*

C_{р пара}

=

140

*

22,34

=

3128

кДж/кг

q^``

=

t

*

C_{р воды}

=

90

*

4,20

=

378

кДж/кг

Расход пара на годовую программу ванны меднения:

Р_год

=

Р_разогр

*

n

+

Т_д

*

Р_раб

=

11 297,24

кг/год

Q_раб.

4 567,14

Р_раб

=

q^`

-

q^``

=

3128

-

378

=

1,66

кг

2.8.2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВАННЫ НИКЕЛИРОВАНИЯ.

Исходные данные:

Рабочий объем ванны

250,0

дм³

=

0,25

м³

Длина ванны	L	-	0,97	м
Ширина ванны	B	-	0,55	м
Высота ванны	H	-	0,8	м
Толщина корпуса	b	-	0,01	м
Толщина футеровки	d	-	0,02	м

Ванна футерована пластикатом.

С₁		-	удельная теплоемкость раствора																																		-		4110								Дж/кг*К
ρ	-	плотность раствора																-		1,12						кг/дм³
С₂		-	удельная теплоемкость стали																																		-		481,5								Дж/кг*К
ρ_ст		-	плотность стали																	-		7,8						*		10³							кг/дм³
ρ_пласт		-	плотность пластиката																					-		1,4						*			10³						кг/дм³

t_н	-	20		С						t_к		-		50				С

Расчет массы корпуса:

G_ст1

=

H

*

L

*

b

*

ρ_ст

*

2

=

121.06

кг

G_ст2

=

H

*

В

*

b

*

ρ_ст

*

2

=

68.64

кг

G_дно

=

L

*

В

*

b

*

ρ_ст

*

2

=

83.23

кг

Итого масса корпуса

G_к

-

272.93

кг

Расчет массы футеровки:

G_ст1

=

H

*

L

*

d

*

ρ_пласт

*

2

=

43.15

кг

G_ст2

=

H

*

В

*

d

*

ρ_пласт

*

2

=

24.46

кг

G_дно

=

L

*

В

*

d

*

ρ_пласт

*

2

=

29.66

кг

Итого масса футеровки

G_ф

-

97.27

кг

Итого масса корпуса ванны с футеровкой: 370,2 кг.

Расход тепла на разогрев ванны:

Q₂

Q_раз.

=

Q₁

-

2

Q₁

-

расход тепла на разогрев ванны

Q₂

-

расход тепла на компенсацию тепловых потерь

Q₁

=

(

V

*

С₁

*

ρ

+

G

*

С₂

+

G

*

С₃

)

*

Δt

=

(

0.25

*

4110

*

1160

+

+

272.93

*

481.50

+

97.27

*

1390.0

)

*

30

=

42442,92

кДж

Q₂ = q₁ + q₂

q₁– потери тепла нагретой жидкости через стенки

q₂– потери тепла на испарения жидкости через зеркало электролита

q₁= S_в* q₁^уд

q₂= S_зер* q₂^уд

q₁^уд

-

162

кДж/м²

q₂^уд

-

1440

кДж/м²

S_ст1

=

H

*

L

*

2

=

1.55

м²

S_ст2

=

H

*

B

*

2

=

0.88

м²

S_дна

=

B

*

L

=

0.53

м²

Итого площадь поверхности ванны: 2,96 м²

Поверхность зеркала электролита:

S_зерк

=

0,53

м²

Поэтому потери тепла:

q₁	=	479,5		кДж
q₂	=	763,2		кДж
Q₂	=	q₁	+	q₂	=	1243		кДж

													1243
Q_раз.			=	42442,93							+		2	=	43064,28						кДж

Расход тепла на поддержание рабочей температуры.

Q_раб.

=

Q₂

+

Q₃

-

Q₄

Q₃	-	потери тепла на разогрев загружаемых деталей
Q₄	-	джоулево тепло, выделяемое эл. током

Джоулево тепло вводится в систему и частично компенсирует тепловые затраты, поэтому вводится со знаком минус.

Примем время разогрева t 1 час.

Q₃

=

(

G_устр

*

С₂

+

G_дет

*

С₂

)

*

Δt

Где:

G_устр – масса устройств и приспособлений, кг;

G_дет – масса деталей, кг;

С_1т, С₂ – теплоемкость стали, 481,5 Дж/кгК

Примем массу приспособлений и токопроводов равной массе деталей, т.о. общая масса приспособлений и деталей равна 20 кг.

Q₃

=

(

481,5

*

10

+

481,5

*

10

)

*

20

=

144,45

кДж

Q₄

=

0,86

I

U

τ

=

0,86

*

201

*

2,1

*

1

=

354,4

Вт/ч

=

1275,71

кДж

Q_раб.

=

183,69

кДж

Q_раб. – то количество тепла, которое нужно ввести, для поддержания рабочей температуры 50°С.

Расход тепла за год:

Q_год.

=

Q_раз.

*

n

+

Q_раб.

*

Т_д

Где:

n – количество дней разогрева, т.к. работа идет в 3 смены, то ванна разогревается 1 раз в неделю, поэтому принимаем n = 51 день.

Т_д – фонд рабочего времени, 5960 ч.

Q_год.

=

43064,28

*

51

+

183,69

*

5960

=

3 273 864.04

кДж

Расчет змеевика теплообменника:

					Q_раз.
S_змеев				=	К	*	t_ср	*	τ

Где:

К – коэффициент теплоотдачи, К=1000 – 2000, примем К = 1000

t_ср– средняя температура пара, °С;

t - время разогрева, 1 ч.

		(	t₁	-	t₂	)	-	(	t₃	-	t₄	)
t_ср	=	2,3			lg		*	t₁	-	t₂
		2,3			lg		*	t₃	-	t₄

Где:

t₁– температура пара,140 °С;

t₂– начальная температура,20 °С;

t₃– температура конденсата,90 °С;

t₄– конечная температура,50 °С;

						(	140		-		20		)	-		(		90	-		50			)						80
t_ср			=					2,3		lg		140			-		20										=		2,3		lg	3			=		72,9					C

90

-

50

					43064,28
S_змеев				=	1000	*	72,90	*	1	=	0,59					м²

Находим длину змеевика:

S_змеев

0,59

L

=

π

*

D

=

3,14

*

0,064

=

2,94

м

D – диаметр змеевика – 2 трубных дюйма, 64 мм.

Расход пара на разогрев ванны никелирования:

Q_раз.

43064,28

Р_разогр

=

q^`

-

q^``

=

3128

-

378

=

15,66

кг

q^`

=

t

*

C_{р пара}

=

140

*

22,34

=

3128

кДж/кг

q^``

=

t

*

C_{р воды}

=

90

*

4,20

=

378

кДж/кг

Расход пара на годовую программу ванны никелирования:

Р_год

=

Р_разогр

*

n

+

Т_д

*

Р_раб

=

1 190,67

кг/год

Q_раб.

183,69

Р_раб

=

q^`

-

q^``

=

3128

-

378

=

0,07

кг

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беленький М.А., Иванов А.Ф. Электроосаждение металлических покрытий. Справ. изд. М.: «Металлургия», 1985.

2. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник/Под ред. Шлугера М.И. М.: «Машиностроение», 1985.

3. Зальцман Л.Г., Черная С.М. Спутник гальваника. К.:1989.

4. Блестящие электролитические покрытия/Под ред. Матулиса Ю.Ю. Вильнюс.: «Минтис», 1969.

5. Каданер Л.И. Справочник по гальваностегии. К.: «Техника», 1976.

6. Кудрявцев В.Т. Электролитические покрытия металлами. М.: «Химия», 1979.

7. Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. М.: «Машиностроение», 1974.

8. Лайнер В.И. Современная гальванотехника. М.: «Металлургия», 1967.

9. Пурин Б.А. Электроосаждение из пирофосфатных электролитов. Рига: Зинатне, 1975.

10. Ямпольский А.М. Меднение и никелирование. Л.: «Машиностроение», 1977.

11. Ямпольский А.М. Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. Л.: «Машиностроение», 1981.

Сушка

Раздел: Металлургия
Количество знаков с пробелами: 49044
Количество таблиц: 114
Количество изображений: 0

Скачать

Скачать

... , технической и патентной литературы (пп.1.1-1.5, [90, 91, 190]) по опыту использования многокомпонентных конденсированных структур, а также используя результаты фундаментальных исследований в области получения различных конденсационных покрытий [27, 54, 60, 124, 125, 135, 142], можно предложить достаточно наглядную классификацию всех существующих и принципиально возможных методов получения ...

Скачать

... стекает в ванну. 2.5.3 Детали на подвесках необходимо располагать таким образом, чтобы обеспечить минимальную задержку растворов в глухих отверстиях, пазах. 2.5.4 Промывку деталей после гальванической обработке рекомендуется производить вначале в ваннах с непроточной водой (уловителях), а затем в ваннах с проточной водой. Применение ванн-сборников позволяет задержать в них значительную ...

Скачать

... они брали ту самую "чистую" медь, почему соединили ее именно с оловом, а не с каким-нибудь другим металлом, в каких месторождениях встречается в природе медь, в каких именно химических соединениях, где эти месторождения расположены и насколько легко было древним людям ее вырабатывать и переплавлять? Очень странно, что кабинетные историки совершенно не утруждают себя подобными вопросами. А, ведь, ...

Скачать

... концентрация пыли в выбросах цеха снизится и будет находится в пределах показателя ПДВ или будет превышать его незначительно. 6.3 Описание технологической схемы очистки выбросов цеха литья пластмасс В цехе литья пластмасс основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются термопластавтоматы в количестве 12 штук и сушильные шкафы, в которых ведется подготовка материала к ...

Главная Новости Рефераты Статьи Вузы

О проекте Соглашение

© 2009-2024 Образовательная социальная сеть KazEdu.com