Диплом Бурхонов ТЭП

Тепловой поток для нагрева р-ра и компенсации потерь. кВт	37.52
Удельная теплоемкость раствора при его кон. тем-ре, кДж/кг·К	4.19
Количество воды, уносимое с деталями, кг/с	0.0005
Тепловые потери от уноса раствора из ванны, кВт	0.13
Коэф., учит, долю эл.энергии, превращаемой в теплоту (0,6-0,9)	0.75
Джоулево тепло, кВт	0.000
Масса обрабатываемых деталей, кг/с	0.0105
Уд. теплоемкость материала деталей, кДж/кг·К	0.920
Часовые потери теплоты на нагрев деталей, кВт	0.502

Определение длины змеевика

Средняя температура раствора в ванне, °С 19	44
Тем-pa горячего теплоносителя на входе в теплообменник, °С	110
Тем-pa горячего теплоносителя на выходе из теплообменника, °С	108
Средняя температура горячего теплоносителя, °С	109
Уд. теплоемкость воды при ср. тем-ре гор. теплоносит., кДж/кг·К	4.23
Температура конденсации греющего пара, °С	105
dtcp	57.2
Средняя температура р-ра, °С	52.8
Средний температурный напор в режиме нагрева, К	61.00

Определение коэффициента теплопередачи

Наружный диаметр труб, м	0.057
Внутренний диаметр труб, м	0.053
Средний диаметр труб, м	0.055
Уд. теплоемкость воды при ср. р-ра, Дж/кг·К	4180
Разность температур горячего теплоносителя, К	2
Коэф. динамической вязкости при ср.р-ра, Па.с	6.57E-04
Коэф. объед.ф-х константы воды и пара	8.30
Поверхность теплообмена (задаемся), м2	1.60
Длина трубы (задаемся), м	2.00
Уд. теплота конденсации пара	2227.00
Расход греющего пара при нагреве кг/ч	0.0186
Расход греющего пара при работе, кг/ч	0.0024
а1 коэф. теплоотдачи от пара к стенке трубы, Вт/(м2·К)	4592
Коэф. теплопроводности воды при ср. р-ра, Вт/(м·К)	0.648
Критерий Нуссельта для раствора в ванне (задаемся)	180.89
а2 коэф. теплоотдачи от стенки трубы р-ру, Вт/(м2·К)	5544.10
Толщина стенки трубы теплообменника, м	0.002
Теплопроводность материала трубы теплообменника, Вт/(м·К)	46.5
Среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенки, Вт/(м2·К)	5800
Термическое сопротивление стенки и загрязнений стенки, (м2·К)/Вт	0.00039
Коэффициент теплоотдачи от конденс. пара к воде, Вт/(м2·К)	1272
Проверочное значение температуры стенки 1	94
Проверочное значение температуры стенки 2	94
Требуемая площадь поверхности теплообмена ванны, м2	0.48
Длина змеевика для нагрева ванны, м	2.80

41

7.7. Электрический расчёт

Напряжение на ванне вычисляют по формуле:

U=(Ya-Yk)=∑ ∆

∆э=j*1/

. ∆ = . = .

∆эл = 0,15*(Ya-Yk+∆э)

∆эл = 0,15*(2,1+1,0+7,3) =1,56 В

∆ш= 0,1*(Ya-Yk+∆э+∆эл)

∆ш= 0,1*(2.1+1.0+7.3+1.56)1.196 B

U= (2.1+1.0) +7.3+1.56+1.196=11.156 B

Для процесса хромирования принимаем шины размером Cu/100*10/ cсечением 1000 мм2 и токовой нагрузкой 3276 А. При номинальном токе 3276 А выбираем агрегат типа ВАКГ-12/6-3500У4(а=890, b= 916. h= 1770)

42

Линия цинкования

9.Расчетная часть

9.1.Фонд времени работы оборудования

Фонд времени работы оборудования устанавливается с учетом режима работы предприятия, цеха и неизбежных потерь времени на ремонт, устранение неполадок, простои и т.д. Как правило, в гальваническом цеху принята двухсменная работа при пятидневной 41 - часовой рабочей неделе. В соответствии с этим номинальный годовой фонд времени, выраженный в сутках, составит:

tH= 365-104-8= 253 (сут),

где 104 - число дней отдыха; 8 - число праздничных дней в году. Действительный годовой фонд времени работы оборудованияв сутках:

tд=tH-atн/100,

где, а - потери времени на простые оборудования, % (значение, а для АЛ, 8+10), принимаем, а =8%.

tH =253 - 4*253/100 * 243 (сут)

,д = tH * tсм * nсм,

где tсм- продолжительность смены, tсм=8ч; nсм- число смен в сутки, п(cм = 2.

с, =249*24*8*2=93274 ч;

Среднесуточное время работы оборудования tc

При расчете этой величины следует учитывать не только потери времени на простои, но и время tm* затрачиваемое на подготовительные и заключительные операции при работе цеха в одну или две смены. Это время затрачивается на монтаж подвесок, подготовку поверхности при загрузке первой партии изделий, а также заключительные операции по выгрузке последней партии. Можно принять пз для стационарных ванн

30+50 мин.

	с =	д,	− д пз
где ,			н
	−годовой фонд времени работы оборудования в часах;
д

д − годовой фонд времени работы оборудования в сутках;

43

пз- время затратное на подготовительные и заключительные операции при работе цеха;

н-номинальный годовой фонд времени.

с = (93274-243*50/60)/ (253*24) =14,5 (ч)

9.2 Производственная программа цеха

Годовая и суточная производственная программа:

Рг=Рз+∙Рз

Рс=РТгн

где Рз - программа цеха в соответствии с заданием, Р3=30000 м2/год; α - брак продукции, допускающий переделку, % (2-3%).

Рг = 30000 + (3*30000)/100 = 30900 м2/год; Рс = 30900/253 = 122,2 м2/сут.

						Таблица 19
			Производственная программа
			Годовая		Суточная
Группа	Покрытие	Единица
				Кол-во			Кол-во
		загрузки:
изделий				единиц			единиц
		подвеска,
			м2	загрузки	м2		загрузки
		дм2;
Кольцо	Цинк	70	30900	441423	122,2		175

Определение времени обработки изделий

Продолжительность (мин) процессов электрохимическою осажденияметаллов:

t1=∙ ∙, ∙э∙

44

где m- толщина покрытия, мкм. Так как изделие эксплуатируется в легких условиях, то принимаем толщину покрытия равным 9 мкм.;

- плотность осаждаемого металла, г/см3, pZn=7,14 г/см3; i- катодная плотность тока, А/дм2, i=2÷4 А/дм2;

Кэ- электрохимический эквивалент, г/А*ч

Кэ = A/zF,

где А - атомная масса осаждаемого металла;

z- количество электронов, участвующих в реакции; F- число Фарадея, F= 26,8.

Кэ = 65,38/2*26,8 = 1,22 г/А*ч

- выход по току при осаждении металла, %, = 93%. t1=(60*9*7,14)/(2* 1,22*93)= 17 (мин)

9.3. Автооператорные линии

Производственную программу удобно выразить в единицах загрузки в АЛ-загрузочных при способлениях - ЗП. Поверхность изделий, покрываемых на подвесках на одном ЗП колеблется в широких пределах 0,5 - 3 м2 в среднем, что зависит от размера подвески и формы изделий. Поэтому целесообразно, исходя из характеристики АЛ, выбрать размеры ЗП, определить количество изделий, размещаемых на одном ЗП, их поверхность.

Ритм выдачи (с) одного ЗП с одной АЛ:

= 3600 tc/Pc,

где tc- среднесуточное время работы оборудования.

= 3600*14.5/175=298 (с)

Для АЛ в среднем составляет 240-600 с. Так как = 298 с, то для выполнения заданной производственной программы достаточно одной АЛ.

Определяем количество ванн для каждой операции:

Операция электрохимическое обезжиривание:

в = 629860 = 1,2 ≈ 2 ванна;

Операция травления в = 1029860 = 2,01 ≈ 3 ванна;

Операция активация в = 129860 = 0,201 ≈ 1 ванна;

Операция цинкования в = 1729860 = 3,422 ≈ 4 ванна;

45

Операция пассивации в = 129860 = 0,201 ≈ 1 ванна;

Операция промывки в = 129860 = 0,201 ≈ 1 ванна;

Таблица 20 Расчетные данные для ванн авто операторной линии.

		Продолжительность	Количество
	Наименование	операции, мин	ванн
	ванны
	Эл.химическое обезжиривание	7-10	2
	Промывка теплой непроточной водой	0,5-2	1
	Каскадная промывка в холодной воде	0,5-2	1
	Травление	8-10	3
	Промывка (улавливание)	0,5-2	1
	Каскадная промывка в хол. воде	0,5-2	1
	активация	5-60	1
	Промывка (улавливание)	0,5-2	1
	Каскадная промывка в холодной воде	0,5-2	1
	Нанесение цинкового покрытия	17	4
	Промывка дистил. водой	0,5-1	1
	Каскадная промывка в холодной воде	0,5-2	1
	Пассивация	0,64-1	1
	Промывка непроточной воде	0,5-2	1
	(улавливание)
	Каскадная промывка в холодной воде	0,5-2	1
	Промывка теплой проточной водой	1-2	1

Общее количество ванн – 22.

Определяем габариты автооператорной линии:

– длина АОЛ:

lАОЛ=(nв-l)* ′ + ( в + прв ) в + ′′

где ′ − расстояние между ваннами;

впр −количество сдвоенных ванн двухкаскадных промывок;′′ −длина загрузочно-разгрузочных площадок;

46

в −ширина ванны.

lАОЛ= (22-1) *0,2+(22+5) *0,63+2*1,6=24,41 м

– ширина АОЛ:

bАОЛ= в + ′

где в − размер площадки обслуживания;в −длина ванны.

bАОЛ = 1,12+2*1,0=3,12 м

− высота АОЛ: принимаем равной 3 м.

Получаем автооператорную линию следующийхразмеров: 24.41×3.12×

3м.

Расчет количества автооператоров

Ориентировочное количество операторов:

nавт=(t2+tB+tост)/( в ),

где t2- суммарное время горизонтальных перемещений оператора, с;

tB- суммарное время вертикальных перемещений на подъем и опускание ЗП, с; tocт- время остановок оператора у ванн, с.

t2= £ (N+1)/V2

tв= 2H(N+1)/VB

tocт=N3Xt3,

где £ - расстояние между средними линиями соседних ванн (по ходу оператора); V2- скорость горизонтального перемещения оператора (0,13- 0,26 м/с); N3- количество ванн, у которых задерживается оператор; t3- время задержки оператора у ванн, с.

t2= 0,4(22+1)/0,2 = 46 с

tв= 2*1,09(22+1)/0,2= 250,7с

Время остановки оператора у ванн tocт складывается из времени tocт для выполнения коротких технологических операций, времени tocт //- для слива раствора с ЗП, времени tocт/// для гашения инерционных сил в

47

подвижных узлах системы при переходе оператора к позиции и после опускания подвески в ванну:

tocт= toст/+ tocт//+ tocт///

tocт / = 20N = 20*22 = 440 с

tocт // = (6÷9) (N - 2) = 8*(22-2) = 160 c tocт /// = (2÷4) N = 4*22 = 88 c

tocт= 440+160+88 = 688 c

nавт= (46 + 250,7 + 688) /298 = 3,3, следовательно 4 автооператора.

9.4. Материальный расчет Расчет химикатов и воды на приготовление электролитов и растворов

Принимаем, что электролит эксплуатируется в течение года, тогда расход электролита на 100 м2 покрываемых изделий составит:

	=	э
		г

Где э − объем электролита, л

− годовая программа одной линии, м2
г
1	=	100 700		= 2,27 л
		30900

Рассчитываем количество химикатов и воды необходимое для приготовления 2,27 л электролита. Принимаем, что объем воды равен объему электролита: 2 = 2.27 л

Q=V1*C, где С – концентрация вещества в электролите

QгидроокисьNa= 2.27*20=45.4 г

Qмоющее техн. средство Hl= 2.27*4 =9.8 г

Расход химикатов и воды при эксплуатации электролита

По нормам расхода рассчитываем V2электролита, расходуемы при эксплуатации на 100 м2поверхности изделий:

Hp=0.12*1.25=0.15 л/м2

V2 = 15л на 100 м2

48

Принимаем что объем воды равен объему электролита V2

2 = 15 л

QгидроокисьNa= 15*20=300г

Qмоющее техн. средство =15*4 =60г

Расход химикатов и воды на выполнение программы

	=	15 30900		= 4635 л
2			100
гидроокись Na =			300 30900			= 92,7 кг
			100

Qмоющее техн. средство Hl=60 30900 = 18,54 кг

100

Годовой расход химикатов и воды

2,272 = 100 + 4635 = 4635,03 л

45,4

гидроокись Na = 100 + 92,7 = 93,155 кг

Qмоющее техн. средство =1009,8 + 18,54 = 18,631 кг

Расход химикатов и воды для остальных электролитов и растворов рассчитывается аналогично. Полученные данные сводятся в таблицу:

49

Наименовани е операции	Наименовани и компонентов	Концентраци я, г/л	V раствора, г/л	Количество		Расход			Расход
					ванн	химикатов на 100			химикатов	Годовой
						м2; г			и воды на	расход
						онач альн ый пуск		эксп луата	выполнение	химикатов
									программы,	и воды, кг
									кг
	1)гидроо	20				45,4		300	92,7	93,155
Электрох	кисьNa		700
имическое	2)Моющие			2		9,8		60	18,54	18,631
обезжиривание	техн.	4
	средствоHl
	1)HCl	300		3		681		4500	1390,5	1397,31
	2)Ингибитор
Травление			700
	Экомет	4				9,08		60	18,54	18,65
	ИК 202
Активация	HClразб.	100	700	1		227		1500	463.5	465.8
	1)ZnO	15				34.1		225	69.53	69.9
	2)NaOHобщ.	60				136.2		900	278.1	279.5
Цинкование	3)NaOHсвоб	30	700	4		68.1		450	139.05	139.8
	4)ТЭЛ	30				68.1		450	139.05	139.8
	5)ПЭЛ	1.5				3.41		22.5	6.95	7
	6)ДМАБА	0.4				0.91		6	1.86	1.9
Пассивации	CrO3	35	700	1		79.45		525	162.23	163.02
	H2SO4	2				4.54		30	9.3	9.32

9.5. Расход растворимых анодов Цинкование

2.7.2.1 Расход анодов на первоначальную загрузку

Sa= 1,4 м2

Исходя из величины поверхности анодов, рассчитывается рабочая анодная поверхность на одной штанге:

При трех: ′= Sa/ 4

′ = , / =0,35 м2

Расход анодов рассчитывается по формуле:

′ = ′ ,

Где ρ – плотность металла, кг/дм3 na – число анодных штанг в ванне

Sa′ − рабочая поверхность анодов на одной штанге, дм2 d–толщина анодов

′ = 7,133 *3*0,35*102 *0,01 = 7,5 кг

50