Диплом Султан.output

К=		1			=981.1 Вт/м2∙ К,
	1	+ 0.0004 +	1
4655			2475

Требуемая площадь поверхности теплообмена:

общ .1000

F = нагр

∙ ср

общ .1000

F = 981.5нагр 67 =0.5 м2

Длина змеевика для нагрева:

L =

ср ∙

0.5

L = 0.047 3.14 = 3.39м

Химическое обезжиривание.
Продолжительность, мин	10,00
Расчет тепла на нагрев раствора ванны
Длина ванны (внутренний размер), м	1
Ширина ванны (внутренний размер), м	1
Высота ванны (внутренний размер), м	1.25
Толщина стенки ванны, м	0,005
Плотность материала ванны, кг/м3	7850
Толщина футеровки, м	0
Плотность материала футеровки, кг/м3	0,004
Высота раствора в ванне, м	1,06
Объем корпуса ванны, м3	0,02848
Масса ванны, кг	223.568
Объем футеровки, м3	0,000
Масса футеровки, кг	0,000
Поверхность зеркала раствора, м2	0,90
Общая поверхность стенок и дна ванны, м2	5,70
Объем раствора, м3	0,950
Удельная теплоемкость раствора при его нач тем-ре. Дж/кг∙ К	4190
Плотность раствора, кг/м3	1080
71

Удельная теплоемкость материала корпуса ванны, кДж/кг ∙К	0,5
Удельная теплоемкость материала футеровки, кДж/кг∙К	0
Начальная температура раствора, °С	18
Конечная температура раствора, °С	70
Масса р-ра, кг	1025,7
Часовой расход тепла на нагрев раствора, Qp. кВт ∙ ч	62,08
Расчет коэффициента теплоотдачи от раствора стенке
Температурный коэффициент объемного расширения, 1/К	3.87Е-04
Температура стенки со стороны раствора, °С	65
Кинематическая вязкость при ср тем-ре тем-ре р-ра, м2/с	0.000000660
Коэф. динамической вязкости 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	8,85168Е+11
Критерий Прандтля	0,0047
Произведение критериев Грасгофа и Прандтля	4159874216,29
Критерий Нуссельта	201,66
Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке, Вт/м2·К	102,28
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
Коэффициент теплопроводности материала ванны, Вт/м∙К	46,5
Коэффициент теплопроводности материала футеровки, Вт/м∙К	0
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	3,34
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	0,55
Часовые потери теплоты за счет излучения и конвекции, кВт	0,47
Общие часовые потери теплоты с поверхности раствора, кВт	1,02
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	1,61
Тепловой поток для нагрева р-ра и компенсации потерь, кВт	68,12
Удельная теплоемкость раствора при его кон. тем-ре, кДж/кг·К	4,19
Количество воды, уносимое с деталями, кг/с	0,0005
72

Тепловые потери от уноса раствора из ванны, кВт		0,013
Коэф., учит, долю эл.энергии, превращаемой в теплоту (0,6-0,9)		0,075
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
Тепловой поток для поддерж. тем-ры р-ра и компенс. потерь,кВт		6,67
Определение длины змеевика
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		6,5E-0,4
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/с		0,0338
Расход греющего пара при работе, кг/с		0,0033
а1 коэф. теплоотдачи от пара к стенке трубы, Вт/(м2∙К)		6187
Коэф. теплопроводности воды при ср. р-ра, Вт/(мК)		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, (м2К)/Вт		0,00039
Коэффициент теплопередачи от конденс. пара к воде, Вт/(м2 К)		1370
Проверочное значение температуры стенки	1	97
Проверочное значение температуры стенки	2	93
Требуемая площадь поверхности теплообмена ванны, м2		0,82
Длина змеевика для нагрева ванны, м		4,72

73

Оксидирование

3.7. Фонд времени работы оборудования.

Номинальный годовой фонд времени работы в сутках:

Тн= 365-104-12=249 суток,

где 104 - число выходных дней; 12 - число праздничных дней;

Фактическое годовое время работы оборудования в сутках:

Тф = Тн- Кпр·Тн,

где Кпр- коэффициент простоя оборудования (0,08);

Тф = 249-0,04 · 249=239 суток,

Среднесуточное время работы оборудования:

Среднесуточное время работы оборудования tc

При расчете этой величины следует учитывать не только потери времени на простои, но и время tin, 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 tП3для стационарных ванн 30÷50 мин.

tс = ( н ∙Псм)/Пр.д.н ,

где н- количество рабочих часов в неделю;

Псм - число смен в сутки; Прдн- количество рабочих дней; tс= (41 ∙ 2)/5=16,4 часа,

Фактическое годовое время работы оборудования в часах: tф= Tф ∙ tс ,

tф = 239 ∙ 16,4 = 3920 часов ,

Среднесуточное фактическое (эффективное) время работы: tэф = tс – tП3 ,

где tП3–подготовительно- заключительное время в часах. tэф = 16,4 – 0,67 = 15,73 часов,

Годовое эффективное время работы оборудования:

74

tэфг= tэф∙Tн ,

tэфг = 15,73∙249 = 3916.77 часов.

3.8.Производственная программа цеха

Годовая и суточная производственная программа:

Pг= Pз+ ∙З

Тф

Pc=РГ

ТФ

где Pз – программа цеха в соответствии с заданием, Pз = 20000 м2/год;

α – брак продукции, допускающий переделку, % (2-3%). PС = 20600/239 = 86,2 м2/сут.

Определение времени обработки изделий

Группа		Единица	Производственная программа
	Покрытие		Годовая		Суточная
изделий		загрузки:
		подвеска,		Кол-во			Кол-во
-	-		м2	единиц			единиц
		м2
					м2
				загрузка			загрузки
пряжка	оксидирование	0,6	20600	85833,3	86,2		144
Определение времени обработки изделий

Продолжительность процесса 35 минут. Время процесса следует из технологии.

Внутренние габариты ванн

Длина: = 1 + (n-1) 2 +2 3

где 1 – размер подвески по длине ванны

75

2 – расстояние между подвестками по длине ванны (0,03 – 0,1 м);

3 –расстояние между краем подвески и торцевой стенкой ванны (0,1–0,2м); n – количество подвесок на одной штанге по длине ванны.

= 1*0,7+(1-1)*0,05+2*0,1=0,9 м

Ширина:

b=nKb1+ 2nKb2+2b3 + nAb4,

где b1 – размер подвески по ширине ванны b1= 0,08м;

b2 – расстояние между анодом и ближайшим краем подвески (0,15м); b3 – расстояние между анодом и стенкой ванны (0,05-0,2 м);

nAи nК –количество катодных и анодных штанг (nК =1); b4 –толщина анода (0,01);

b =1*0,08+2*1*0,15+2*0,1=0.58 м

Высота:

h= hЭ+hБ= (h1+h2+ h3)+hБ,

где hЭ – высота уровня электролита;

hБ – расстояние от зеркала электролита до верхнего края бортов ванны (0,1-

0,25м);

h1- высота подвески (без подвесного крюка)

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

h=(0,7 + 0,2 + 0,03) + 0,2 = 0,93 м

Выбираем стандартную ванну: l = 1 м;b= 1 м;h= 0,63 м

Объем электролита в ванне: VЭ= bhЭ– V/,

где V/- объем металла в деталях и анодах.

V/= VД + VA,м3

76

VД = 0,00025 м3

,= 0,00025

VЭ = 1*1*0,63-0,00025= 0,63 м3 ;

3.9. Автооператорные линии

Производственную программу удобно выразить в единицах загрузки в АЛ-загрузочных приспособлениях - 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 tС/ РС,

где tС - среднесуточное время работы оборудования.

= 3600* 15,7/ 144=392 (с)

Для АЛ т в среднем составляет 240-600 с. Так как = 392 с, то для выполнения заданной производственной программы достаточно одной

АЛ. Корректировка количества АЛ в зависимости от времени протекания наиболее длительной операции технологического процесса. При этом ориентировочно определяют количество ванн для осуществления этой операции:

N= t1/ ,

где t1- время проведения операции согласно технологии, с.

Нанесение никелевого покрытия: N= 30*60/392 = 4,6~5 ванн.

Уточним время каждой операции технологического процесса: tОП= t1+tОБС,

где tОБС – время, необходимое для загрузки и выгрузки ванны, рассчитанное по уравнению:

tОБС = 2H/ VВ ,

здесь H – высота подъема ЗП, м (определяется размерами ЗП);

77

H = 0,99 + 0,1 = 1,09

VВ – скорость подьема и опускания ЗП, м/с (0,13 – 0,20)

tОБС = 2*1.09/ 0,2 = 10,9 (с)

Уточним время проведения процесса никелирования

tОП = 30*60 + 10,9 = 1810,9 (с)

Электрохимическое обезжиривание:tОП = 600 + 10,9 = 610,9 (с)

N=600/392 = 1,5 ~ 2 ванна

Промывка в горячей или холодной воде:tОП = 120 + 10,9 = 130,9 (с) N = 120/271 = 0,44 ~ 1 ванна для каждой из девяти промывок.

т.к. 1 <N<6, то ранее рассчитанное количество АЛ не требует корректирования.

Выберем размеры ванн для проектирования новых АЛ

длина = 1 м высота h = 1 м ширина b = 0.63 м

Длина АЛ определяется количеством ванн, расстоянием между ваннами (0,1- 0,4 м) и длиной загрузочно – разгрузочных площадок (по 1,6 – 2,0 м ).

LАЛ= nВ + ( n2 – 1) 1 + 2n1

1- расстояние между ваннами, 1= 0,1 – 0,4 м ;

2 – длина загрузочно – разгрузочной площадки, 1 = 1,6 – 2,0 м

n1 – количество загрузочно – разгрузочных площадок, n1 = 2; n2 – количество обслуживающих площадок, n2 = 1 – 2.

LАЛ = 21*2 + (2 – 1)*0,3 + 2*2 = 46,3 м

Ширина АЛ складывается из ширины ванн и размеров площадок обслуживания

(по 1 – 1,5 м):

ВАЛ = b + n2b1

b – ширина ванн;

b1 – ширина обслуживающей площадки, b1= 1 – 1,5 м.

ВАЛ = 1,0 + 2*1,5 = 4 м.

Высота автомата зависит от типа АЛ, ее конструктивных особенностей и может изменяться от 2 до 6 м.

Принимаем H = 5 м.

78

			Таблица 16
	Расчетные данные для ванн авто операторной линии
	Наименование	Продолжительность	Количество
		операции, мин
	ванны		ванн
	химическое обезжиривание	5 – 15	2
	Промывка теплой непроточной	1 – 2	1
	водой
	Каскадная промывка	1 – 2	1
	Обезжиривание	7 – 10	2
	электрохимическое
	Промывка теплой водой	0,5 – 2	1
	Каскадная промывка	0,5 – 2	1
	Травление	5 – 8	2
	Промывка каскадная	0,5 – 2	1
	Активирование	0,25 – 1	1
	Промывка каскадная	0,5 – 2	1
	Оксидирование	30	5
	Промывка (улавливания)	0,5 – 2	1
	Каскадная промывка	0,64 – 1,0	1
	Промывка теплой проточной	0,5 – 2	1
	водой
	Сушка	-	1

Расчет количества автооператоров

Ориентировочное количество операторов:

nавт= (t2 + tВ + tОСТ)/( вп),

где t2- суммарное время горизонтальных перемещений оператора, с;

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

t2 = £( N + l )/V2

79

tB = 2H( N + l )/VB

tОСТ=N3

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 опера

тора у ванн, с.

t2 = 0,4(21+1 )/0,2 = 44 с

tB= 2* 1,09(21+1 )/0,2 = 240 с

Время остановки оператора у ванн tocrскладывается из времени tОСТ/для выполнения коротких технологических операций, времени tОСТ//- Для слива раствора с ЗП, времени tОСТ///для гашения инерционных сил в подвижных узлах системы при переходе оператора к позиции и после опускания подвески в ванну:

tОСТ= tОСТ/+ tОСТ//+ tОСТ///

tОСТ/= 20N = 20*21 =420 с tОСТ//= (6-9)(N-2) = 8*(21-2) = 152c

tОСТ///= (2-4)N = 4*21= 84 c tОСТ = 420+152+84 = 656 c

Zon = (44 + 240 + 656)/392 = 3,3~4оператора

Различают линии с тельферными, портальными и консольными автооператорами.

Тельферный (или подвесной) автооператор представляет собой тележку с электромеханическими приводами горизонтального и вертикального перемещения. К тележке в качестве грузоподъёмного механизма крепится таль, при помощи которой осуществляются вертикальные перемещения подвески с деталями. Линии с тельферными автооператорами пригодны для обслуживания ванн практически любой длины и высоты. По сравнению с другими типами ли-

80