Диплом Султан.output

Расчёт шип и проводов.

Удельное сопротивление материала шины при средней температуре шин:

Ryдср = Ryд∙ (l+ (tраб-tизм)),

Ryдср=0,0178*(1 +0,00445(40-18)) =0,0195

где RM- измеренное удельное сопротивление материала шины.

	Сечение шины:
	Sш=I∙Ryдср∙ 2
		пр
	Sш=93*0,0195*2*=46,74 мм2
	где а- длина шины, м.
	Никелирование блестящее.
	Толщина покрытия, мкм9
	Плотность осаждаемого металла, г/куб. см3	8,9
	Катодная плотность тока, А/кв. дм2	1,5
	Электрохимический эквивалент, г/А∙ч	1,095
	Выход по току, %	95
	Продолжительность электролиза, мин	24
	Расчет напряжения на ванне
	Потенциал анода, В	0,448
	Потенциал катода, В	-0,675
	Анодная плотность тока, А/дм2	1,5
	Катодная плотность тока, А/дм2	3
	Площадь единичной загрузки, дм2	100
	Сила тока на ванне, А	315
	Расстояние между электродами, см	10
	Удельная электропроводность электролита, 1/(Ом∙см)8,61E-02
	Электродная поляризация в ванне 1,123
	Проходная плотность тока, А/кв.см2	0,02121
	61

Падение напряжения в электролите, В	2,464
Потери напряжения в электродах и контактах ванны,В	0,538
Падение напряжения в шинопроводе, В	0,412
Минимальное напряжение на генераторе тока. В	4,537
Коэф., учит. потери напряжения в контактах (0,02-0.1)	0,060
Коэф., учит увел. напряжения за счет газонаполнения (0.01-0.2)	0,150
Напряжение на ванне. В	4,19
Расчет шин
Длина шины, м	4
Измеренное уд. сопротивление материала шины. Ом∙мм2/м	0,0178
Температурный коэффициент материала шины	0,00445
Рабочая температура шины, °С	40
Температура измерения уд.сопротивления. °С	18
Уд. сопротивление материала шины при ср тем-ре шин	0,01954
Сечение шины, мм2	119,39

Для процесса нанесение Niи обезжиривания принимаем шины размером Сu/30×4/ мм2 с сечением 120 мм2 и токовой нагрузкой до 590 А

3.6. Тепловой расчет.

Расчет тепла на нагрев раствора ванны обезжиривания.

Объем корпуса ванны и футеровки:

Vк= 2∙hв∙ в ∙ (lв+bв)+ в ∙lв∙bв ,

Vк = 2*1,25*0,004(1+1)+0,004*1,25*1=0,024 м3

Vф= 2 ∙hв∙ ф ∙ (lв+bв)+ ф ∙lв∙bв ,

Vф= 2*1,25*0,002(1+1)+0,002*1*1=0,0125 м3

где в - толщина ванны;

ф - толщина футеровки.

Масса ванны и футеровки:

62

mв = в ∙Vк ,

mв=0.024*7850= 188.4 кг

mф = ф ∙Vф ,

mф=0,0125* 1380= 17,25 кг где в −ПЛОТНОСТЬ материала ванны

ф − плотность материала футеровки.

Поверхность зеркала раствора:

Sр-ра= bв∙1в

Sр-ра=l*l=2 м2

Общая поверхность стенок и дна ванны:

Sобщ = 2 ∙h в ∙( l в + b в ) + l в ∙b в

Sобщ=2*l,25*(l+l)+l*l=6 М2

Объём электролита в ванне:

Vэ = 1в∙ bв∙ hр-ра–V'м=1*1*1,05-0,009= 1,041 м3

где V'м−объём, занимаемый деталями, анодами, футеровочным материалом.

Масса электролита:

mэ= э ∙Vэ ,

mэ=1149*1,041=1196,1 кг где э − плотность раствора электролита.

Часовой расход тепла на охлаждение раствора:

∙ ∙сн∙( − )

Q = э э э н , p

3600000

63

Qp= 1,041 1149 4210 (40−18)=30,77кВт∙ ч, 3600000

где снэ −удельная теплоемкость электролита при его начальной температуре;

− н − начальная и конечная температура раствора электролита.

Расчет коэффициента теплоотдачи от раствора к стенке

Критерий Грасгофа:

			2∙ ∙(	− )
Gr= ∙			в	н			,
			2
		р
	−4 1,252∙9,81∙(40−18)						11
Gr=3,54 ∙ 10							= 2,2 10
	0,0000007352

где р −температурный коэффициент объёмного расширения;

g – ускорения свободного падения;

v – кинематическая вязкость при средней температуре раствора.

Критерий Прандтля:

р

Pr=∙э ∙э,

Pr=0,000000735∙4,21∙1149 = 0,00568,

0,628

где − коэффициент теплоемкость электролита при его средней температуре;

снэ −удельная теплоемкость электролита при его начальной температуре.

Критерий Нусельта:

Nu = 0,135 ∙ (Gr∙Pr)0.33

64

Nu = 0.135 ∙ (5,68 ∙ 10-4 ∙ 2,2 ∙ 1011)0,3363,43

Коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:

∙= в

=	63,43 0,626	= 31,76
1	1,25

Расчёт коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху

Общий коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией:

общ= 9,47 + 0,07∙ ( ст − возд)

αобщ= 9,47 + 0,07 * (40 -18) = 11,01

где tст2 -температура наружной поверхности стенки ванны;

tвозд -температура воздуха.

Расчет коэффициента теплопередачи

K= +

общ

K= 1 1 1 =8,176Вт/м2∙ К

31,76+11,01

Расчёт потерь теплоты

Часовой прием тепла через стенки и дно ванны:

	потст =	(к ∙ н) ∙ ∙ общ	,
		65

ст	=	(40 ∙ 18) 8,176 6	= 1,079 кВт
пот	1000

Часовой прием теплоты за счет испарения:

потисп =		(хэ − хвозд) ∙ р.ра ∙ ( + ∙ возд)			,
исп =	(25 + 19 ∙ 0,5) ∙ 1 ∙ (0,034 − 0,0065)			= 0,49кВт
пот		1000

где хэ −влагосодержание воздуха над поверхностью электролита;

хвозд −влагосодержание окружающего воздуха;

где возд −скорость движения воздуха над поверхностью электролита.

Часовой прием тепла за счет излучения и конвекции:

	потст		=		∙ ( к		∙ н) ∙ р.ра	,
	ст	=		10(40∙18)1			= 0.22 кВт
	пот				1000

66

Общий часовой прием теплоты с поверхности раствора:

общпот = исппот + конвпот

потобщ=0.49+0.22=0.71 кВт Часовые потери теплоты от добавления холодной воды взамен испаряемой:

	потисп =	(хэ − хвозд) ∙ ( + ∙ возд)			∙ своды ∙ ( к ∙ н),
исп =	(25 + 19 ∙ 0,5) ∙ (0,034 − 0,0065)			∙ 4,19 ∙ (40 ∙ 18) = 0,33 кВт,
пот		3600

где своды- удельная теплоемкость воды.

Часовые потери теплоты на охлаждение стенок ванны:

		потст	=	в ∙ сст ∙ ( к − н)		,
ст	=	188 0,462 (40 − 18)			= 0,53кВт
пот				3600

где cCT- удельная теплоемкость материала ванны.

Тепловой поток для подогрева р-ра и компенсации потерь:

общнагр = + общпот + стпот + холпот.в + нагрпот

нагробщ = 30.77+0.71+1.079+0.03+0.53=33.1кВт

Тепловые потери от уноса раствора из ванны:

уноспот = воды ∙ скэ ∙ ( к − хол.в),

потунос=0.007+4.1 *(40−18) =0.63 кВт

где воды − количество воды, уносимое с деталями;

сскэ −удельная теплоемкость электролита при его конечной температуре.

67

Джоулсво тепло:

		, ∙ ген		∙	в	∙	э
дж =								,
		∙
дж =	4,28 93 24		= 0,159кВт
	60 1000

где ген −минимальное напряжение на генераторе тока;

э −продолжительность электролиза.

Часовые потери теплоты на охлаждение деталей:

детпот= дет ∙ сдет ∙ ( к − хол.в),

Qдетпот=0,076 0,473 (40 -18) = 0,79 кВт,

где сдет − “Удельная теплоемкость материала деталей.

Тепловой поток для поддержания температуры раствора и компенсации потерь:

пот = стпот + общпот + детпот + уноспот + нагрпот + холпот.в − дж

пот = 1.07 + 0.71 + 0.79 + 0.63 + 0.53 + 0.03 − 0.159 = 3.601 кВт

Определение длины змеевика:

Средняя температура раствора в ванне:

Тср= к+ н

э

Средняя температура горячего теплоносителя:

Тср = вхт.н+ выхт.н ,

т.н 2

68

р−ра= 115+20 = 67

Тср 2 °С

где вхт.н, выхт.н −температура горячего теплоносителя на входе в теплообменник выходе из него.

Определение коэффициента теплопередачи

Средний диаметр трубы:

ср =		нар + вн		,
		2
ср =	0,044 + 0,05		= 0,047
		2

где нар, вн −наружный и внутренний диаметр трубы. Расход греющего пара при нагреве:

	нагр			общ		∙ 1,05	,
			= нагр
		г.п.		п ∙		0,95
нагр	=	33,1 1,05				= 0,016кг/с,
г.п.		2248 0,95

где cп− удельная теплота конденсации пара.

Расход греющего пара при работе:

		раб	= под ∙ 1,05
		г.п.		п ∙ 0,95
раб	=	3,601 1,05			= 0,0017 кг/c
г.п.		2248 0,95

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы:

69

	α = 1,36 ∙ ∙ √				общ ∙1000		∙ 10,35 ∙ −0,25
					нагр			,
	1						вн
α1	= 1,36 ∙ 8,3√	33,1 ∙1000		∙ 1,80,35		∙ 0,044−0,25 = 4655 Вт/м2∙К ,
	1,4

где –коэффициент, объединяющий физико-химические константы воды и пара; F−поверхность теплообмена;

I–длина трубы.

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к раствору:

			∙	0.25
	α2	=	в ∙ ср			,
			нар
α = 63,43∙0,641∙670,25					= 2475кВт
2		0,047

где в– коэффициент теплопроводности воды при средней температуре раствора.

Термическое сопротивление стенки и загрязнений:

r = 2 + т,

3 т

r = 58002 + 0,00235,59 = 0,0004 (м2 ∙ К)/Вт,

где 3– среднее стенки трубы теплообменника;

т–толщина стенки трубы теплообменика;

т–теплопровдность материала трубы теплообменика.

Коэффициент теплопередачи от конденсированного пара к воде:

1

К= 1 + + 11 2

70