Диплом Бурхонов ТЭП

l=n*l1+(n-1) l2+2 l3=1*0.8+0+2*0.1=1.0(метра)

l1 –размер подвески по длине ванны;

l2 – расстояние между подвесками по длине ванны (0,03-0,1 метра);

l3– растояние между краем подвески и торцевой стенкой ванны (0,1-0,2 метра);

n – количество подвесок на одной штанге по длине ванны;

Ширина:

b=nk·b1+2nab2+2b3+nab4=1·0.05+2·2·0.1+2·0.05+2·0.05=0.60

b1-размер подвески по ширине ванны;

b2-растояние между анодом и блажащим краем подвески(0,1-0,15метра); b3-растояние между анодом и стенкой ванны (0.05-0.2метра); b4-толщина анода;

nk и na- количество катодных анодных штанг соответственно;

Высота:

h=hэ+hБ=(h, +h2+h3) +hб=(0,71+0,2+0,05)+0,1=0,97

где hэ - высота уровня электролита;

hБ - расстояние от зеркала электролита до верхнего края бортов ванны

(0,1-0,25 м);

h1- высота подвески (без подвесного крюка)

h2- расстояние от дна ванны до нижнего края подвески (0,15-0,3 м); h3- высота электролита над верхним краем подвески (0,02-0,05 м).

Выбираем стандартную ванну с габаритами: 1×0,63×1

Объем электролита в ванне:

V Э = l · b · h э - V /=1,0· 0 , 6 3 · 1 , 0 - ( 0 , 0 0 2 2 8 + 0 , 0 0 1 5 ) ≈0 , 6 2 6 ( м 2 )

где V/ - объем металла в деталях и анодах. Поверхность загрузки в одной ванне:

31

Sk=n*nk*S1+S2=1*1*1.05+0.042=1.092(м2)

S1 – поверхность покрываемых изделий соответствующая единице загрузки подвески;

S2 – поверхность неизолированной части подвески (3-5% от nnaS1)– 4%; Сила тока на одной ванне:

l=i*Sk=30*1.092-103=3276(A)

7.4. Автооператорные линии

Ритм выдачи (с) одного ЗП с одной АЛ:

= = = ( )

где tc- среднесуточное время работы оборудования;

так как ритм выдачи в переделах 240-600 с. То для выполнения заданной производственной программы достаточно одной гальванический линии.

Расчет количества ванн и уточнение времени

Активация

Количество ванн необходимое для осуществления операции;

N= = = . =

1 −время проведения операции согласно технологии;

Время на загрузку и выгрузку ванны:

	обс =	2	=	2 1,4	= 17.5 = 18(сек)
				0,16

Н - высота подъема ЗП, метры;

Vc- скорость подъема и опускания ЗП, м/с (0,13 - 0,20);

Уточнение времени операции:

tобс=t1+tобс=30+18=48(сек)

t1 – время проведения операции технологии;

32

Хромирование

Количество ванн, необходимое для осуществления операции:

N= 1 = 3180457 = 5.6 ≈ 6

1 −время проведения операции согласно технологии;

Время на загрузку выгрузку ванны:

	обс =	2	=	2 1,4
				0,16

Н - высота подъема ЗП, метры;

Vc- скорость подъема и опускания ЗП,

= 17.5 = 18(сек)

м/с (0,13 - 0,20);

Уточнение времени операции:

tобс=t1+tобс=3180+18=3198(сек) t1 – время проведения операции технологии;

Электрохимические обезжиривание

Количество ванн, необходимое для осуществления операции:

N= 1 = 360457 = 0,78 ≈ 1

1 −время проведения операции согласно технологии;

Время на загрузку выгрузку ванны:

	обс =	2	=	2 1,4
				0,16

Н - высота подъема ЗП, метры;

Vc- скорость подъема и опускания ЗП,

= 17.5 = 18(сек)

м/с (0,13 - 0,20);

Уточнение времени операции:

tобс=t1+tобс=3180+18=31988(сек) t1 – время проведения операции технологии;

Промывка теплая проточная (2е операции)

Количество ванн, необходимое для осуществления операции:

N= 1 = 45760 = 0,13 ≈ 1

1 −время проведения операции согласно технологии;

Время на загрузку выгрузку ванны:

33

	обс =	2	=	2 1,4	= 17.5 = 18(сек)
				0,16

Н - высота подъема ЗП, метры;

Vc- скорость подъема и опускания ЗП, м/с (0,13 - 0,20);

Уточнение времени операции:

tоп=t1+tобс=60+18=78(сек)

t1 – время проведения операции технологии;

Промывка проточная (3 операции)

Количество ванн, необходимое для осуществления операции:

N= 1 = 45790 = 0,2 ≈ 1

1 −время проведения операции согласно технологии;

Время на загрузку выгрузку ванны:

	обс =	2	=	2 1,4
				0,16

Н - высота подъема ЗП, метры;

Vc- скорость подъема и опускания ЗП,

Уточнение времени операции:

= 17.5 = 18(сек)

м/с (0,13 - 0,20);

tоп=t1+tобс=90+18=108 (сек)

t1 – время проведения операции технологии;

Промывка улавливание

Количество ванн, необходимое для осуществления операции:

N= 1 = 120457 = 0,26 ≈ 1

1 −время проведения операции согласно технологии;

34

Время на загрузку выгрузку ванны:

	обс =	2	=	2 1,4	= 17.5 = 18(сек)
				0,16

Н - высота подъема ЗП, метры;

Vc- скорость подъема и опускания ЗП, м/с (0,13 - 0,20);

Уточнение времени операции:

tоп=t1+tобс=60+120=138 (сек) t1 – время проведения операции технологии;

Длина АЛ

LАЛ=n·b+(n-1) ·m+2·r=12·0.63+(12-1) ·0.1+2·1.0=10.66(м),

Где n – количество ванн в линии; b – ширина ванн;

m – расстояние между ваннами (0,1-0,4 метра);

r – длина загрузочного-разгрузочных площадок по (1,6-2,0 метра);

Ширина АЛ

ВАЛ= l+2·y=1.0+2·1.0=3.0(м)

где l– длина ванн

y – размер площадок обслуживания (по 1,0-1,5 метра).

7.5.Материальные расчеты

7.5.1.Расход материалов на химическую подготовку поверхности

изделий

Нормы расхода электролитов N2, л/м2, в операциях покрытия [2.5.11]

№	Операция	N2, л/м2
1	Электрохимические обезжиривание	0,6
2	Активация	0,6
3	Хромирование	0,2

35

7.5.2 Расход химикатов и материалов на предварительную подготовку, нанесение покрытий и заключительные операции

Расход химикатов:

1) На первоначальном приготовлении электролитов рассчитывается по формуле:

п.п = ∙ э ∙ в (кг)

где − концентрация компонента (по верхнему пределу), г/л;э – объём электролита в ванне, л;в – количество ванн с данной С и данным э.

2) На 100 кв.м. покрываемых изделий:

					∙ ∙
		=					(кг)
где N – норма расхода электролита, содержащего компонент, л/м2.
	Расход химикатов при хромировании
									Таблица 11
					Расход компонента, кг
	Компонент				На			На 100 м2	На
Операция			первоначальное					покрываемых	годовую
				приготовление				изделий	программу
	Натр едкий		6,26					0,6	180
Электр-	Натрий			25,2				2,4	720
охимические	углекислый
обезжиривание	Силикат натрия			3,15				0,3	90
	Фосфат натрия			25,2				2,4	720
Активация	Кислота серная			63				6	1800
	Хромовый			1051,7				5	1440
	ангидрид
Хромирование
	Кислота серная			10,9				0,05	15
	Хромин			17,53				0,1	24

36

7.5.3. Расход анодов

Анодную поверхность определяют исходя из поверхности деталей, загружаемых в ванну и соотношения катодной и анодной плотностей тока:

Sа=Sk· ·

Sа = 5м2, т.к в нашем случае Sа=Sk=2:1

Масса анодов (как растворимых, так и нерастворимых), необходима для первоначального пуска ванны:

п.п = ∙ ∙ (кг)

где − анодная поверхность, рассчитанная по вышеуказанной формуле, м2;

− тольщина используемых анодов, м;− плотность металла анода кг/м3

Масса свинцовых анодов

п.п = · . · . · = кг

Расход анодов на 100 м2 покрытия определяют по формуле:

	= ·		· ·		·		,

где − толщина покрытия осаждаемого металла, м;− плотность осаждаемого металла, кг/м3;

1 − коэффициент, учитывающий сложность геометрической формы детали (0,7-0,95);

2 − коэффициент, учитывающий непроизводительные потери анодов находится в переделах 1,1 – 1,15;

Расчет расхода нерастворимых анодов проводят по нормам расхода

.н. = н. · ∙

где − 100м2 или Рг, м2− толщина покрытия, мкм

н. . = 3,6 ∙ 30000 ∙ 18 ∙ 10−6 = 0,97 кг

37

7.5.4. Расход воды Расчет расхода воды на промывку после каждой технологической

ванны для любой из выбранных промывок проводят по формуле:

V=[

(+ + исп )

уд∙час

∙] ∙ уд ∙ час ∙ (л/г)

п

где F – поверхность зеркала электролита ванны, м2;исп − удельное испарение электролита, л/м2·г;уд − удельный вынос электролита, л/м2;

Pчас − часовая производительность линии, м2/г;

C0 − концентрация наиболее вредного компонента в технологической ванне, г/л;

Cп − допустимая концентрация этого компонента в последней ванне промывки, г/л;

n – количество ванн промывки;

n1 – количество ванн улавливания; n2 – коэффициент.

При расчете с использованием ванн улавливания коэффициент принимают:

1)для одноступенчатой промывки-n2=1

2)для многоступенчатой прямоточной – n2=n,

3)для каскадной промывки – n2=1.

	Номер промывки	1	2	3	4
	Общ. поверхность прмыв. деталей	2,5	2,5	2,5	2,5
	S, м2/ч
	Уд. унос р-ра деталями из ванны,	600	300	200	0,2
	л/м2
	Конц. в-ва в ванне (в пересчете на	70	40	40	100
	металл), г/л
	Доп. Конц-ция в-ва после	0,1	0,1	0,1	0,1
	промывки, г/л
	Коэф. Ванн улавл.	1	1	1	5
	(при 1 к=2,5; при 2 к=5)
	Коэф. степени очистки	700	400	400	400
	поверхности, Ко
	Количество ванн промывки	1	1	1	1

38

	Уд. расход воды при каскад.	0	0	0	0
	промывке, л/м2
	Уд. расход хол. при каскад.	700,000	400,0	400,0	1000,0
	подаче, л/м2
	Уд. расход гор. воды при авт.	0	0	0	0
	подаче, л/ч
	Расход воды при каскад.	0	0	0	0
	промывке, л/ч
	Расход хол. Воды при авт. подаче,	525	300,0	300,0	500,0
	л/ч
	Расход гор. воды при авт. подаче,	0,000	0	0	0
	л/ч
	Суммарный расход воды на	3961
	промывку, л/ч

1- промывка в теплой проточной воде после химического обезжиривания 2- промывка холодная 2-х ступ. каскадная 3- промывка холодная 2-х ступ. каскадная после активации

4- промывка холодная непроточная после предварительного никелирования 5- промывка холодная 2-х ступ. каскадная

6- промывка холодная непроточная после меднения 7- промывка холодная 2-х ступ. каскадная

8- промывка холодная непроточная после пассивирования 9- промывка холодная 2-х ступ. каскадная 10промывка теплая проточная 11промывка в растворе для снятия изоляции

12промывка теплая 2-х ступ. каскадная

7.6. Тепловой расчёт Химическое обезжиривание

РАСЧЕТ ТЕПЛА НА НАГРЕВ РАСТВОРА ВАННЫ
Длина ванны (внутренний размер), м	1
Ширина ванны (внутренний размер), м	0.63
Высота ванны (внутренний размер), м	1
Толщина стенки ванны, м	0.005
Плотность материала ванны, кг/м3	7850
Толщина футеровки, м	0.002
Плотность материала футеровки, кг/м3	11400
Высота раствора в ванне, м	0.81
Объём корпуса ванны, м3	0.011945
Масса ванны, кг	152.683

39

Объём футеровки, м3	0.009
Масса футеровки, кг	105
Поверхность зеркала раствора, м2	0.63
Общая поверхность стенок и дна ванны, м2	3.89
Объем раствора, м3	0.510
Удельная теплоемкость раствора при его нам. тем-ре, Дж/кг·К	4190
Плотность раствора, кг/м3	1080
Удельная теплоемкость материала корпуса ванны, кДж/кг·К	0.5
Удельная теплоемкость материала футеровки, кДж/кг·К	0.13
Начальная температура раствора, °С	18
Конечная температура раствора, °С	70
Масса р-ра, кг	551.1
Часовой расход тепла на нагрев раствора, Qp, кВт· ч	33.36
Расчет коэффициента теплоотдачи от раствора стенке
Температурный коэффициент объемного расширения, 1/К	3.87E-04
Температура стенки со стороны раствора, °С	65
Кинематическая вязкость при при ср тем-ре р-ра, м2/с	0.000000660
Коэф. динамической вязкости при при ср тем-ре р-ра, Па. с	0.000657000
Удельная теплоемкость при ср тем-ре раствора, кДж/кг К	4.18
Коэффициент теплопроводности при ср тем-ре раствора, Вт/м·К	0.634
Критерий Грасгофа	4.53206E+11
Критерий Прандтля	0.0047
Произведение критериев Грасгофа и Прандтля	2 129 588 598.74
Критерий Нуссельта	161.69
Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке, Вт/м2·К	102.51
Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки воздуху
Температура наружной поверхности стенки ванны, °С	60
Температура воздуха, °С	18
Общий коэф.теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией, Вт/м2 ·К	12.68
Определение коэффициента теплопередачи
Коэфициент теплопроводности материала ванны, Вт/м·К	46.5
Коэфициент теплопроводности материала футеровки, Вт/м·К	34.9
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2 ·К	11.28
Расчет потерь теплоты за счет теплопроводности,
Конвекции и лучеиспускания через стенки
Часовые потери тепла через стенки и дно ванны, кВт	2.28
Расчет потерь теплоты за счет испарения
Скорость движения воздуха над поверхностью электролита, м/с	0.5
Влагосодержание воздуха непосредственно над поверхностью электролита при
температуре раствора, кг/кг	0.034
Влагосодержание окружающего воздуха, кг/кг	0.0065
Часовые потери теплоты за счет испарения, кВт	0.39
Часовые потери теплоты за счет излучения и конвекции, кВт	0.33
Общие часовые потери теплоты с поверхности раствора, кВт	0.71
Уд. теплоемкость воды, кДж/кг К	4.19
Температура добавляемой холодной воды, °С	9
Час. потери теплоты от добав. хол. воды взамен испаряемой. кВт	0.07
Часовые потери теплоты на нагрев стенок ванны, кВт	1.10

40