Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
bibliofond.ru_655801.rtf
Скачиваний:
75
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
970.19 Кб
Скачать

2.6 Расчет воды

Вода расходуется в основном на промывку деталей. Расход воды на составление растворов является периодическим и составляет небольшую часть общего расхода. Вода после промывки попадает в канализацию, поэтому целью промывки является не только удаление растворов с поверхности деталей, но и их минимальное попадание в сточные воды. Существует две схемы промывки: одноступенчатая и многоступенчатая. Одноступенчатая промывка применяется в тех случаях, когда растворы имеют низкую концентрацию или после какой - то операции не требуется тщательной промывки, например между химическим и электрохимическим обезжириванием, осветлением и пассивированием, между дополнительной активацией в цианидном растворе и т.д. Многоступенчатую промывку применяют после химического или электрохимического обезжиривания, перед нанесением покрытий в кислых электролитах, после анодного окисления, химического оксидирования стали, электрохимического полирования, в других случаях. Многоступенчатая промывка делится на прямоточную и противоточную. Методы промывки могут быть различными: погружной, струйный и комбинированный. При обработке деталей на подвесках, имеющих пазы, углубления и т.п., а также при обработке деталей насыпью применяется погружной способ; при обработке деталей сложной конфигурации без пазов и углублений и после обработки в трудно-смываемых растворах - комбинированный.

Каждая из схем промывки может иметь ванну улавливания. Минимальная продолжительность промывки 20 сек.

Расход воды (л/м2) для любой схемы промывки в соответствии с ГОСТ 9.305-84 определяется по формуле:

QpN = q0·F, (30)

где q - удельный вынос электролита (раствора) из ванны поверхностью деталей, л/м2;

N - число ступеней (ванн) промывки;

К0 - критерий окончательной промывки деталей;

F - промываемая поверхность загрузки ванн, м2/ч (соответсвует производительности линии).

Для одноступенчатой промывки расход воды определяется по формуле:

Q = q·K0·F (31)

Для двуступенчатой промывки расход воды определяется по формуле:

Q = q0·F (32)

Критерий окончательной промывки К0, показывающий, во сколько раз следует снизить концентрацию основного компонента электролита (раствора), выносимого поверхностью деталей до предельно допустимых значений в последней ванне промывки, определяют по формуле:

К0 = С0п, (33)

где С0 - концентрация основного компонента в электролите, применяемом для операции, после которой производится промывка, г/л;

Сп - предельно допустимая концентрация в воде после операции промывки, г/л.

В данном дипломном проекте предусматривается комбинированная промывка деталей: после обезжиривания - двухступенчатая комбинированная, после травления и активации - одноступенчатая комбинированная, после никелирования - трехступенчатая комбинированная.

Критерий окончательной промывки для процесса электрохимического обезжиривания равен:

К0 = 20/0,8 = 25

После процесса электрохимического обезжиривания до процесса травления расход воды равен:

Q 1= 0,2 * 3,6 * √25 = 3,6 л/ч

Критерий окончательной промывки для процесса травления равен:

К0 = 200/0,1 = 2000

После процесса травления до процесса активации расход воды равен:

Q 2= 0,2 * 3,6 * 2000 = 1440 л/ч

Критерий окончательной промывки для процесса активации равен:

К0 = 100/0,1 = 1000

После процесса активации до процесса никелирования расход воды равен:

Q3= 0,2 * 3,6 * 1000 = 720 л/ч

Критерий окончательной промывки для процесса никелирования равен:

К0 = 300/0,02 = 15000

После процесса никелирования до процесса сушки расход воды равен:

л/ч

Если перед промывкой имеется одна ванна улавливания, удельный расход воды уменьшается введением коэффициента К1 =0,4. При комбинированной промывке в расчет годового расхода воды вводится коэффициент 0,5. Расчетный расход воды увеличивается в 1,5 раза на случай падения напора в водопроводной сети.

Годовой расход воды равен:

Qгод= (Q1+ Q2)*Фв*К*1,5 (34)

Qгод = (3,6 + 1440 + 720 + 17,8* 0,4) * 5960 * 0,5 * 1,5 = 9703118,4 л =

9703,118 м3

Расход воды на тринадцать линий никелирования составляет 126140,534 м3

Все данные по расходу воды сводятся в форму 3

.7 Расчет вентиляции

Вследствие большого количества вредных веществ, которые выделяются во время химической и электрохимической обработки, гальванические цеха относятся к категории вредных производств.

Для создания нормальных условий труда цеха должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию. Кроме того, многие ванны должны быть оборудованы местными бортовыми отсосами, обеспечивающими отвод вредных примесей с зеркала электролита или раствора. Бортовые отсосы устанавливаются по длине ванны. Бортовые отсосы могут быть одно - и двусторонними. По конструкции их делят на простые (щелевое окно расположено перпендикулярно к зеркалу электролита) и опрокинутые (щель расположена параллельно зеркалу).

Расчет объема воздуха, отсасываемого от зеркала ванн, производят по формуле:

L = L0·KΔt·KT·K1·K2·K3·K4, (35)

где L0 - удельный объем воздуха, отсасываемого от ванн, м3/ч;

KΔt - коэффициент, учитывающий разность температур раствора и помещения, табличное значение;

KT - коэффициент, учитывающий токсичность и интенсивность выделения вредных веществ, табличное значение;

K1 - коэффициент, учитывающий тип отсоса, для двухбортового отсоса без поддува и однобортового с поддувом K1 = 1,0, для однобортовых отсосов без поддува K1 = 1,8,для двухбортового с поддувом K1 = 0,5;

K2 - коэффициент, учитывающий воздушное перемешивание раствора, барботаж, принимается равное 1,2;

K3 - коэффициент, учитывающий укрытие зеркала электролита плавающими телами;

K4 - коэффициент, учитывающий укрытие зеркала электролита путем введения ПАВ.

Так как в данном дипломном проекте зеркало ванны не укрывается плавающими телами, а также не вводятся ПАВ, коэффициенты вводимые при вышеуказанных условиях не используются.

Удельный объем отсасываемого воздуха L0 определяется по следующим формулам:

для отсосов простых и опрокинутых без поддува

L0 = 1400·(0,53·(Ввнвн + Lвн) + Н1)·0,66· Ввн, (36)

где Ввн, Lвн - внутренние ширина и длина ванны, м;

Н1 - расстояние от зеркала электролита до борта ванны, обычно равное 0,2 м;

для отсосов, опрокинутых с поддувом,

L0 = 1200·Ввн1,5 ·Lвн·Кt·К1, (37)

Данным дипломным проектом предлагается установить двухбортовые опрокинутые отсосы без поддува на ванны обезжиривания, активацию, травления, теплой промывки, никелирование.

Удельный объем воздуха для ванн равен:

L0 = 1400·(0,53·(0,63/(0,63 + 1,6) + 0,2)·0,66·0,63 = 203,6 м3

Расчет объема воздуха для теплой промывки равен:

L = 203,6 · 1,63 · 0,8 · 1 · 1,2 = 318,6 м3

Для двух ванн тёплой промывки - 637,2 м3

Расчет объема воздуха для электрохимического обезжиривания равен:

L = 203,6 · 1,94 · 0,8 · 1 · 1,2 = 379,2 м3

Расчет объема воздуха для травления равен:

L = 203,6 · 1 · 1 · 1,2 = 244,32 м3

Расчет объема воздуха для электрохимической активации равен:

L = 203,6 · 1 · 1 · 1,2 = 244,32 м3

Расчет объема воздуха для никелирования равен:

L = 203,6 · 1 · 0,8 · 1,2 = 195,5 м3

Для четырёх ванн никелирования - 782 м3

Lгод = (637,2 + 379,2 + 244,32 + 244,32 + 782) * 5960 = 13630758,4 м3

Для тринадцати линий никелирования - 177199859,2 м3

Данные по расходу воздуха сведены в форму 4.

Компенсацию оттока воздуха, уходящего в вытяжную вентиляцию, обеспечивает приточная вентиляция. Объем приточного воздуха должен быть на 5% меньше объема вытяжного воздуха.

Vприт.возд.= 0,95Vвыт.возд. (38)

Определив тип бортовых отсосов и системы воздухопроводов, подсчитываются суммарный объем воздуха, отсасываемый от системы, и подбираются соответствующие вентиляторы. Для выбора вентилятора приточной вентиляции суммируют расход воздуха всех систем вытяжной вентиляции и умножают его на коэффициент 0,95, после чего подбирают соответствующий вентилятор.

Vприт.возд= 29731,5 * 0,95 = 28244,9 м 3

В связи с этим выбирается соответствующий вентилятор

Нагрев воздуха в приточных вентиляционных установках осуществляется калориферами; в зависимости от теплоносителя они бывают водяные - ВНВ и паровые - ВНП.

Таблица 6

Техническая характеристика вентилятора

Марка вентилятора

Производительность тыс., м3

Полное давление, Па

КПД

Мощность, кВт

Габаритные размеры, мм

10

33

137

0,80

22,0

1620*1830*1810

Площадь поверхности нагрева определяется по формуле:

F = Q/K·θср, (39)

где Q - тепловая нагрузка теплообменного аппарата, Вт;

K - коэффициент теплопередачи, Вт/м2·град;

θср - средний температурный напор, 0С.

Тепловая нагрузка теплообменника определяется по формуле:

Q = L·Cвозд·(t1-t0), (40)

где L - количество нагреваемого воздуха, м3/с;

t0, t1 - начальная и конечная температура нагревания воздуха в калорифере, град;

Cвозд - удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг·град.

Для пластинчатых калориферов с паровым обогревом коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

К = 1,162(2+7√ωк), (41)

где ωк - скорость движения воздуха в калорифере.

Определяем тепловую нагрузку:

Q = 7,85 · 1290 · (23-10) = 131644,5 Вт

Определяем коэффициент теплопередачи:

К = 1,162(2 + 7√10) = 28 Вт/м2·0К

Определяем площадь поверхности:

F = 131644,5/28 · 29 = 162 м2

Определив общую площадь нагрева, подбирается калорифер, поверхность нагрева которого не меньше полученной по расчету. Данным дипломным проектом предлагается использовать 2 калорифера КСк3 с площадью нагрева 90 м2.

.8 Расчет расхода электроэнергии

Потребителями электроэнергии являются:

. Источники постоянного тока

2. электродвигатели;

. сушильные агрегаты;

. вентиляторы;

. лампы для освещения.

1. Расход электроэнергии на работу источников постоянного тока

W1= РвКобв/ή, (42)

Где Рв - мощность выпрямителя, кВт

Коб - коэффициент использования оборудования

Фв- действительный фонд работы оборудования, ч

n - число источников постоянного тока

ή - КПД источника постоянного тока

W1обезжиривание. = 0,99*15,12*5960*13/88 = 13179 кВт

W1никелирования. = 0,99*15,12*5960*52/88 = 52717 кВт

W1 = 13179 + 52717 = 65896 кВт

. Расход электроэнергии на работу электродвигателей определяется по формуле:

W2 = n·Pэ·Коб·Фв, (43)

где Pэ - мощность электродвигателя, кВт;

n- число электродвигателей

Коб- коэффициент использования оборудования

Фв -действительный фонд времени, ч

W2 = 13 · 23,7 · 0,99 · 5960 = 1817913,24 кВт

. Расход электроэнергии на сушильные агрегаты:

W3 = n·Pс·Коб·Кс·Фв, (44)

где Pс - мощность сушильного агрегата, кВт;

n - число сушильных агрегатов;

Кс - коэффициент использования сушильного агрегата; в автоматических линиях Ксоб.

W3= 13 · 0,99 · 0,99 · 30 · 5960 = 2278144,4 кВт

. Расход электроэнергии на работу вентиляторов:

W4 = Рв·n·Фв/η, (45)

где Рв - мощность электродвигателя вентилятора, кВт;

n - число электродвигателей;

Фв - действительный фонд времени оборудования, ч;

η - КПД выпрямителя.

W4 = 22 · 4 · 5960/0,8 = 655600 кВт

. Расход электроэнергии на освещение

W5 = 0,015·Sуч·Фв·Косв, (46)

где 0,015 - удельная норма мощности освещения, кВт/м2;

Sуч - площадь участка, м2;

Косв - коэффициент, учитывающий время, необходимое на освещение.

W5 = 0,015·17160·5960∙0,9 = 1380693,6 кВт

Wгод = W1+W2+W3+W4 + W5 (47)

Wгод = 65896 + 1817913,24 + 2278144,4 + 655600 + 1380693,6 =

,24 кВт

.9 Расчет расхода материала

Гальванический цех является потребителем большого количества химикатов, вспомогательных материалов. Норму расхода химикатов при нанесении покрытий устанавливают расчетным путем независимо от толщины покрытия.

Норма расхода химикатов определяется по формуле:

Нх =К(А+В+С)*с, (48)

где К - коэффициент, учитывающий тип оборудования;

А - норма потерь электролита на вынос с деталями при выгрузке, г/м2;

В - норма потерь при уносе электролита в вентиляционные каналы, г/м2;

С - норма потерь электролита при фильтрации, корректировании и смене электролитов или растворов;

с - концентрация компонента, г/л.

Коэффициент К при нанесении покрытий в автоматических линиях равен 0,8.

По степени сложности детали делятся на три группы: І - плоские детали и цилиндрические детали без резьбы; ІІ - крепежные, рельефные и штампованные детали без полостей, в которых задерживается электролит; ІІІ - детали с глухими отверстиями, в которых задерживается электролит, а также детали, имеющие труднопромываемые участки.

В данном дипломном проекте предлагается обрабатывать деталь “Направляющая” РЮИБ 8.203.241, которая относится ко второй группе.

Расход химикатов на электрохимическое обезжиривание:

Нх едкий натр. = 0,8(0,08 + 0,015 + 0,05)*20 = 2,32 г/м2;

НхNa2CO3 = 0,8(0,08 + 0,015 + 0,05)*30 = 3.48 г/м2;

НхNa3PO4= 0,8(0,08 + 0,015 + 0,05)*40 = 4.64 г/м2Na2SiO3 = 0,8(0,08 + 0,015 + 0,05)*5 = 0.58 г/м2;

Расход химикатов на травление:

Нх соляная кислота = 0,8(0,08+0,065)*200 = 23,2 г/м2;

Нх ингибитор = 0,8(0,08+0,065)*50 =5,8 г/м2;

Расход химикатов на электрохимическую активацию:

НхH2SO4 = 0,8(0,08+0,065)*100 = 11,6 г/м2;

НхK2Cr2O7 = 0,8(0,08+0,065)*7 = 0.8 г/м2;

Расход химикатов на никелирование:

Нхсернокислый никель = 0,8(0,08+0,065)*300 = 34,8 г/м2;

Нхборная кислота = 0,8(0,08+0,065)*30 = 3,48 г/м2;

Нххлористый натрий = 0,8(0,08+0,065)*15 = 1,74 г/м2фтористый натрий = 0,8(0,08+0,065)*6 = 0,7 г/м2.

Нхнатриевая соль = 0,8(0,08+0,065)*4 = 0,5 г/м2;

Нхформалин = 0,8(0,08+0,065)*1,5 = 0,174 г/м2;

Расчёт расхода химикатов на пуск нового оборудования производится по формуле:

Нхп=сVK/1000, (50)

где с-концентрация химиката в электролите (растворе), г/л;

V-объём ванны, л;

К-коэффициент заполнения ванн, равный 0,7-0,9.

Расчет норм расхода химикатов на пуск нового оборудования для электрохимическое обезжиривания:Расход химикатов на электрохимическое обезжиривание:

Нхп едкий натр. = 20*1159,2 *0,9/1000 = 20,9 кг;

Нхп Na2CO3 = 30*1159,2 *0,9/1000 = 31,3 кг;

Нхп Na3PO4= 40*1159,2 *0,9/1000 = 41,7 кг;

Нхп Na2SiO3 = 5*1159,2 *0,9/1000 = 5,2 кг;

Расчет норм расхода химикатов на пуск нового оборудования для травления:

Нхп соляная кислота = 200*1159,2 *0,9/1000 = 208,7 кг;

Нхп ингибитор = 50*1159,2 *0,9/1000 = 52,2 кг;

Расчет норм расхода химикатов на пуск нового оборудования для электрохимической активации:

Нхп H2SO4 = 100*1159,2 *0,9/1000 = 104,3 кг;

Нхп K2Cr2O7 = 7*1159,2 *0,9/1000 = 7,3 кг;

Расчет норм расхода химикатов на пуск нового оборудования для никелирования:

Нхп сернокислый никель = 300*1159,2 *0,9/1000 = 313 кг;

Нхп борная кислота = 30*1159,2 *0,9/1000 = 31,3 кг;

Нхп хлористый натрий = 15*1159,2 *0,9/1000 = 15,6 кг;

Нхп фтористый натрий = 6*1159,2 *0,9/1000 = 6,26 кг;

Нхп натриевая соль = 4*1159,2 *0,9/1000 = 4,2 кг;

Нхп формалин = 1,5*1159,2 *0,9/1000 = 1,56 кг;

Расход химикатов на выполнение программы рассчитывается следующим образом:

QххSгод/1000, (49)

Расход химикатов на электрохимическое обезжиривание:

Qх едкий натр. = 2,32 * 280735,56/1000 = 651,3 кг;

Qх Na2CO3 = 3,48 * 280735,56/1000 = 977 кг;

Qх Na3PO4= 4,64 * 280735,56/1000 = 1302,6 кг;

Qх Na2SiO3 = 0,58 * 280735,56/1000 = 162,8 кг;

Расход химикатов на травление:

Qх соляная кислота = 23,2 * 280735,56/1000 = 6513 кг;

Qх ингибитор = 5,8 * 280735,56/1000 = 1628,3 кг;

Расход химикатов на электрохимическую активацию:

Qх H2SO4 = 11,6 * 280735,56/1000 = 3256,5 кг;х K2Cr2O7 = 0,8 * 280735,56/1000 = 224,6 кг;

Расход химикатов на никелирование:

Qх сернокислый никель = 34,8 * 280735,56/1000 = 9769,6 кг;

Qх борная кислота = 3,48 * 280735,56/1000 = 977 кг;

Qх хлористый натрий = 1,74 * 280735,56/1000 = 488,5 кг;

Qх фтористый натрий = 0,7 * 280735,56/1000 = 196,5 кг;

Qх натриевая соль = 0,5 * 280735,56/1000 = 140,4 кг;

Qх формалин = 0,17 * 280735,56/1000 = 47,7 кг;

Все данные по расчету расхода годовых количеств химикатов сводятся в форму 5.

Нормы расхода анодов металла устанавливаются исходя из толщины слоя 1 мкм с учетом технических отходов и потерь.

На=1,06*γ, (51)

где 1,06 - коэффициент, который учитывает технологические потери на шламообразование, неиспользованные остатки и т. п.

Масса покрытия площадью 1 м

2 и толщиной 1 мкм численно равна плотности метала покрытия, поэтому вместо массы покрытия в формуле стоит величина γ.

На = 1,06 * 8,91 = 9,44 г/м2

Годовой расход растворимых анодов рассчитывается по формуле:

(52)

где - толщина покрытия, мкм;год - годовая программа, м2;

а= 9,44*18*280735,56/1000= 47702,6 кг.

Годовой расход нерастворимых анодов для обезжиривания и активации рассчитывается по формуле:

На = КсКSdγТобробФв*60*10-3 (54)

Где Кс -коэффициент сменяемости анодов в год;

КS - коэффициент, учитывающий отношение анодной поверхности ко второму электроду;толщина анода, мм;

γ- плотность материала анода, г/см3;

Тобр -время обработки, мин;

Коб- коэффициент использования оборудования

На=1*2*15*7,86*3/0,99*5960*60*10-3 = 2 г/м2

На=1*2*15*7,86*5/0,99*5960*60*10-3 = 3,3 г/м2

Годовой расход нерастворимых анодов:

х обезжир.= 2 * 280735,56/1000 = 561,5 кгх актив..= 3,3 * 280735,56/1000 = 926,4 кг

Расчет норм расхода анодов на запуск оборудования.

На/=n*K1*K2*Lвнвн*γ*d/1000, (53)

где К1 - коэффициент, учитывающий суммарную ширину анодов по отношению к длине ванны, К1=0,6;

К2 - коэффициент, учитывающий отношение длины анодов к высоте ванны К2=0,8;- число анодных (катодных) штанг;вн, Нвн - длина и глубина ванны, см;

γ - плотность металла анода (катода), г/см3;- толщина анода (катода), см.

Для обезжиривания:

На/ = 26*0,6*0,8*160*125*7,86*1,5/1000 = 2942,8 кг

Для активации:

На/ = 26*0,6*0,8*160*125*7,86*1,5/1000 = 2942,8 кг

Для никелирования:

На/ = 104*0,6*0,8*160*125*8,91*1,5/1000 = 13343,6 кг

Расчетные данные по расходу анодов сведены в форму 6

.10 Расчет площадей и размещение оборудования на проектируемом участке

В состав гальванических цехов входят основные производственные отделения и вспомогательные участки и службы. Вспомогательную площадь принимают в процентах от производственной площади: для автоматизированных - около 100-120 %.

Потребная производственная площадь может быть определена по нормам на единицу оборудования (табл. 10).

Sпроизв.= n*Hр*К (54)

Где Sпроизв.- основная производственная площадь,м2

n - количество ванн, шт.

Нр- норма площади на единицу оборудования,м2

К - коэффициент

Sпроизв.= 195*10*4 = 7800 м2

Sвспом.= Sпроизв*120% (55)

Sвспом.= 7800*120% = 9360 м2

Sобщ.= Sпроизв.+ Sвспом. (56)

Sобщ.= 7800 + 9360 = 17160 м2

Основные условия при планировке цеха - поточность производства и обеспечение рабочих мест и проходов между оборудованием для обслуживания и ремонта.

Таблица 7

Норма площади на единицу оборудования

Оборудование

Количество ванн, шт

Норма площади на единицу оборудования, м2

Коэффициент

Площадь участка, м2

Ванны до 3 м

195

8-10

3,5-4

7800

В цехе необходимо предусмотреть основной проход не менее 3-4 м и проходы между оборудованием 2-2,5 м. Оборудование лучше располагать параллельными рядами перпендикулярно к основному проезду; при необходимости загрузки с торца автомата ее осуществляют со стороны основного проезда. Если имеется несколько автоматов, их лучше располагать в одну линию. На рисунке 12 показано расположение автооператорных автоматов со следующими расстояниями: между колонной и боковой стороной автомата (а) 1500-2500 мм; между автоматами (б) 1500-2000 мм; от колонны до автомата (в) 1500-2000 мм; от проезда до рабочего места автомата (г) 2000-2500 мм; между выпрямителем и автоматом (д) 800-1000 мм; между выпрямителями (е) 250-300 мм; от колонны до выпрямителя (ж) 800-1000 мм; между колонной и тыльной стороной выпрямителей (з) 600-800 мм.

Гальванические цеха относятся к категории вредных производств, поэтому их располагают у наружных стен зданий. Ширина пролета обычно составляет 18 и 24 м, сетка колонн 6,12 м. Высота цеха при двухэтажном расположении 6,0; 7,2 и 8,4 м.

Рисунок 1 - Расположение оборудования при установке автооператорных линий

Первый этаж или подвал (при расположении цеха в первом этаже) служит для размещения всех коммуникаций.

В отдельных помещениях следует располагать участки дробеструйной обработки, шлифования и полирования, приготовления цианидных электролитов, кислых электролитов и растворения гидроксида натрия, а также кладовую для хранения химикатов, экспресс-лабораторию, кладовую готовой продукции, насосную и т. п.

Выпрямители размещают около автоматов или на техническом этаже, по возможности ближе к ваннам, сдвинув их несколько в сторону; выпрямители силой тока свыше 3200 А не устанавливают на уровне подмостков.

Ванны селективной очистки ставят около соответствующих ванн. Фильтры для непрерывной фильтрации размещают около автоматов или на техническом этаже. Пульты управления располагают в торце автоматов. Монтаж деталей на подвески может производиться около рабочих мест, при больших программах подвески монтируют централизованно и подают при помощи подвесного контейнера, на который подвешивают подвески с готовыми деталями.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]