Расчеты оборудования по нанесению лакокрасочных покрытий при выполнении курсовых и дипломных проектов (90

Расход теплоты на нагрев транспортных средств, Дж/с,

где Gтр (см. формулу 3 ) - масса средств транспортных средств проходящих через камеру в единицу времени, кг/с; cтр - удельная теплоемкость транспортных средств, Дж/(кг*К) (для конвейера, изготовленного из стали удельную теплоемкость можно принять 480 Дж/(кг*К)), tи.к, tи.н - конечная и начальная температура транспортных средств. Для первой стадии tи.н - это температура цеха, для последующих стадий это температура предыдущей стадии процесса. Если температура последующей стадии tи.н выше последующей (обычно стадии промывки), то эту стадию можно не считать, поскольку тепло, поглощаемое в результате охлаждения, не учитывается в суммарном тепловом расчете.

Конечные значения температуры транспортных средств и изделий зависят от времени, интенсивности облива и размера изделий. Практически с небольшим запасом эти значения можно приять равным максимальной температуры растворов. Начальные температуры равны температуре цеха.

Потери теплоты с паровоздушной смесью, удаляемой в атмосферу вятяжным вентилятором (Qуд), Дж/с,

где Gуд - масса удаляемой паровоздушной смеси, кг/с; суд - ее удельная теплоемкость смеси, Дж/(кг*К)( можно принять 1300 Дж/(кг*К); tуд и tц - соответственно температура паровоздушной

где Gис.в – количество испаряющейся воды в единицу времени (кг/с) ( при выполнении расчетных заданий эту величину можно принять в пределах 0.01…0.04 кг/с; r - теплота парообразования воды (2484.2×103), Дж/кг.

21

Для проточных ванн с непрерывным пополнением и удалением воды в канализацию определяют расход теплоты на нагревание воды (Qв), Дж/кг,

где Gв – расход воды, кг/с, (берется по данным материального расчета ); св – удельная теплоемкость воды при средней температуре конкретной стадии процесса; tк и tп - конечная (рабочая) температура раствора и начальная температура поступающей воды ( зависит от источника водоснабжения и времени года ) можно принять 5-15 0С.

расходом теплоты на разогрев растворов и воды в ваннах перед началом работы, так как во время перерывов в работе агрегатов они охлаждаются до температуры цеха. Расход теплоты неравномерно распределяется по длине агрегата, поэтому его

3.1.2. Расход теплоты на разогрев растворов

Агрегат подготовки поверхности работает в соответствии с общей организацией технологической линией окрашивания изделий при одно-, двухсменном режиме производства пять дней в неделю. За выходные дни (простоя производства) все растворы и оборудование охлаждаются до температуры цеха.

22

Время разогрева растворов до рабочей температуры

агрегата, то необходимо принять более длительное время разогрева, чтобы сократить нагрузку на теплообменные устройства.

Общий расход теплоты на разогрев растворов и воды и

необходимой температуры в агрегате подготовки поверхности может использоваться пар, горячая вода или элетрический ток.

∙ Расход пара на разогрев и эксплуатацию определяют по расчетному расходу теплоты и энтальпии пара и конденсата независимо от конструкции нагревательных устройств (D), кг/с,

где Qв - принятый расход теплоты в рассчитываемой зоне, Дж/с; I и iк - энтальпия пара и конденсата (определяется в зависимости от давления пара).

∙ Расход горячей воды на разогрев и эксплуатацию агрегата подготовки поверхности (Gгр.в), кг/с,

где Qв - принятый расход теплоты в рассчитываемой зоне, Дж/с; cв – удельная теплоемкость воды при средней температуре конкретной стадии процесса; tв.к, и t в.н - конечная и начальная температура греющей воды,0С.

∙ Установочная мощность элетронагревателей, обеспечивающая необходимое количество теплоты на разогрев и эксплуатацию агрегата подготовки поверхности (N), Вт,

N= Qв/ή, (64)

где ή – КПД эектронагревателя.

23

где Qогр и Qтр - потери теплоты соответственно через ограждения и на нагрев транспортных средств; Qв.пр. - расход теплоты на нагрев воздуха, поступающего через транспортные проемы.

Потери теплоты через ограждающие конструкции

(Qогр), Дж/с,

где 1,5 - коэффициент неучтенных потерь через “ тепловые мостики”; F - площадь поверхности ограждающих конструкций (стен, потолка, пола, воздуховодов) м2; k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К); tсуш, tц - температура в сушильной установке и цехе, 0С.

Коэффициент теплопередачи k при толщине стенки 80 мм принимают: для стенок и потолка 1,03; когда агрегат поднят над полом цеха 0,7; когда низ агрегата расположен на полу цеха =0,5. При толщине стенки100 мм эти значения уменьшаются на

20%.

Потери теплоты определяются для каждого элемента отдельно, а затем суммируются.

24

Расход теплоты на нагрев транспортных средств (Qтр),

установку в единицу времени (см. формулу 3), кг/с; cтр - удельная теплоемкость материала транспортных средств, Дж/кг; tсуш и tц - температура в сушильном агрегате и цехе,0С.

Расход теплоты на нагрев воздуха, проходящего через

где 2 - число проемов; св - уд. теплоемкость проходящего воздуха, Дж/кг; Gв.пр - масса воздуха, проходящего через проем при отсутствии завесы, кг/с; tсуш и tц - температура в сушильном агрегате и цехе,0С.

Масса воздуха, проходящего через транспортные проемы

где B - ширина нижней части транспортного проема (см. формулу 43), м; h н.л - высота нейтральной линии в транспортном проеме (нейтральная линия это граница между входящим холодным воздухом и выходящим горячим воздухом), м; ρц и ρсуш - плотности воздуха внутри и снаружи установки, кг/м3.

Высота нейтральной линии для проема постоянной (по высоте) ширины (h н.л), мм,

где 0.5 – коэффициент, учитывающий эффективность работы воздушной завесы.

25

Сумму расходов на нагрев и испарение растворителя можно назвать полезной, т.е. это расход тепла на нагрев и испарение ЛКМ, а расход тепла на нагрев изделия – сопутствующим, Дж/с,

где Gлкм=Fизд×mлкм - масса ЛКМ на изделии, проходящая в единицу времени, кг/с; - производительность по

окрашиваемой поверхности (см. формулу 4), м2/с; mлкм - норма расхода ЛКМ с рабочей вязкостью, кг/м2 (берется из данных расчета материального баланса); слкм - удельная теплоемкость ЛКМ (при выполнении расчетных заданий можно принять

равной 2,1 Дж/(кг ×0С)); Gр= Fизд×mр - масса растворителя, удаляемая из покрытия в единицу времени, кг/с; mр – количество

растворителя, испаряющегося с поверхности изделия, кг/м2 (берется из данных расчета материального баланса); q - теплота испарения растворителя (при выполнении расчетных заданий можно принять равной 377 Дж/кг).

Расход теплоты на нагрев и испарение влаги в случае расчета сушильной камеры после подготовки поверхности или

где Gвл= Fизд×mвл - количество влаги, кг/с; mвл- количество влаги, остающейся на поверхности промывки изделия, кг/м2 (при

выполнении расчетных заданий можно принять 2…5×10 -2кг/м2); 2400-теплота испарения вод, Дж/кг.

26

Расход теплоты на нагрев изделий (Q изд), Дж/с,

изделия, Дж/(кг*К) (для изделий из стали удельную теплоемкость можно принять 480 Дж/(кг*К)); tсуш, tц - конечная и начальная температура изделий, 0С.

растворителя ниже нижнего предела взрываемости растворителя /5/. Часть свежего воздуха поступает через проемы, а остальное, необходимое количество, с помощью дополнительного вентилятора. Если через воздушные проемы обеспечивается приток необходимого количества воздуха для обеспечения нижнего предела взрываемости паров растворителя, то дополнительный вытяжной вентилятор не устанавливается. В ряде случаев “ свежий” воздух поступает через шибер, установленный в системе нагрева воздуха.

В соответствии с технологическими требованиями и условиями обеспечения взрывобезопасности уходящие продукты сгорания газа и воздух, проходящие через проемы, после нагрева и насыщения парами растворителей или влагой выбрасываются в атмосферу. Эти выбросы характеризуют теплотой уходящих газов или энергетическим потенциалом

где Qак - теплота аккумулируемая корпусом и воздуховодами установки, Дж/с; τраз- время, затрачиваемое на разогрев, с.

27

теплоиспользования представляет собой отношение полезно используемой теплоты к общему (технологическому) расходу:

При использовании в качестве энергоносителя газа, пара и электрической энергии КПД определяют по формулам соответственно:

расход пара, кг/с; iп и iк - энтальпии, соответственно пара и конденсата Дж/кг; N - мощность электрического калорифера, Вт.

Коэффициент использования топлива соответствует доле

Из приведенных соотношений следует, что для увеличения η и.т.. и η т.т. и η необходимо, соответственно: уменьшить потери теплоты с выбросами; снизить потери через ограждающие конструкции и потери с транспортными средствами; увеличить производительность установки по массе изделий.

28

Важный этап тепловых расчетов - определение расхода газа, циркулирующего через рабочие объемы сушильных установок, и расхода энергоносителей. Определение количества циркулирующих газов зависит от типа и назначения установки. Методика расчета нагревательных устройств и расхода энергоносителей для сушильных установок влажных и

газов, проходящих через калорифер; tг - температура горячего воздуха, выходящего из калорифера, 0С; ηк =0.95- КПД калорифера.

Предварительно принимают оптимальную массовую скорость воздуха через калорифер (обычно vp= 8 кг/(м2*0С) и подбирают тип калорифера, затем по его технической характеристике находят коэффициент теплопередачи k. Требуемая (расчетная) поверхность калориферов (F), м2;

где tср.т и tср - средние температуры теплоносителя и воздуха. При давлении пара до 0,003 МПа tср.т =100 0С, при давлении более 0.003 МПа tср.т равно температуре насыщенного пара при данном давлении:

Затем по технической характеристике калорифера

29

Библиографический список

1. Мячин В.А., Шабельский В.А. Конструирование оборудования окрасочных цехов. М.: Машиностроение, 1989.

184 с.

2. Шабельский В.А., Мышленникова В.А. Окрашивание методом электроосаждения: Технология и оборудование процессов . Л.: Химия, 1983. 125 с.

3.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.

Л.: Химия, 1987. 576 с.

4.Дьячков В.К. Подвесные конвейеры. М.: Машиностроение, 1976. 320 с.

5.Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. Растворители для лакокрасочных материалов. Л.: Химия, 1986. 208с.

30