 
        
        Диплом Бурхонов ТЭП
.pdfl=n*l1+(n-1) l2+2 l3=1*0.8+0+2*0.1=1.0(метра)
l1 –размер подвески по длине ванны;
l2 – расстояние между подвесками по длине ванны (0,03-0,1 метра);
l3– растояние между краем подвески и торцевой стенкой ванны (0,1-0,2 метра);
n – количество подвесок на одной штанге по длине ванны;
Ширина:
b=nk·b1+2nab2+2b3+nab4=1·0.05+2·2·0.1+2·0.05+2·0.05=0.60
b1-размер подвески по ширине ванны;
b2-растояние между анодом и блажащим краем подвески(0,1-0,15метра); b3-растояние между анодом и стенкой ванны (0.05-0.2метра); b4-толщина анода;
nk и na- количество катодных анодных штанг соответственно;
Высота:
h=hэ+hБ=(h, +h2+h3) +hб=(0,71+0,2+0,05)+0,1=0,97
где hэ - высота уровня электролита;
hБ - расстояние от зеркала электролита до верхнего края бортов ванны
(0,1-0,25 м);
h1- высота подвески (без подвесного крюка)
h2- расстояние от дна ванны до нижнего края подвески (0,15-0,3 м); h3- высота электролита над верхним краем подвески (0,02-0,05 м).
Выбираем стандартную ванну с габаритами: 1×0,63×1
Объем электролита в ванне:
V Э = l · b · h э - V /=1,0· 0 , 6 3 · 1 , 0 - ( 0 , 0 0 2 2 8 + 0 , 0 0 1 5 ) ≈0 , 6 2 6 ( м 2 )
где V/ - объем металла в деталях и анодах. Поверхность загрузки в одной ванне:
31
 
Sk=n*nk*S1+S2=1*1*1.05+0.042=1.092(м2)
S1 – поверхность покрываемых изделий соответствующая единице загрузки подвески;
S2 – поверхность неизолированной части подвески (3-5% от nnaS1)– 4%; Сила тока на одной ванне:
l=i*Sk=30*1.092-103=3276(A)
7.4. Автооператорные линии
Ритм выдачи (с) одного ЗП с одной АЛ:
= = = ( )
где tc- среднесуточное время работы оборудования;
так как ритм выдачи в переделах 240-600 с. То для выполнения заданной производственной программы достаточно одной гальванический линии.
Расчет количества ванн и уточнение времени
Активация
Количество ванн необходимое для осуществления операции;
N= = = . =
1 −время проведения операции согласно технологии;
Время на загрузку и выгрузку ванны:
| обс = | 2 | = | 2 1,4 | = 17.5 = 18(сек) | |
| 
 | 0,16 | ||||
| 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
Н - высота подъема ЗП, метры;
Vc- скорость подъема и опускания ЗП, м/с (0,13 - 0,20);
Уточнение времени операции:
tобс=t1+tобс=30+18=48(сек)
t1 – время проведения операции технологии;
32
 
Хромирование
Количество ванн, необходимое для осуществления операции:
N= 1 = 3180457 = 5.6 ≈ 6
1 −время проведения операции согласно технологии;
Время на загрузку выгрузку ванны:
| обс = | 2 | = | 2 1,4 | |
| 
 | 0,16 | |||
| 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
Н - высота подъема ЗП, метры;
Vc- скорость подъема и опускания ЗП,
= 17.5 = 18(сек)
м/с (0,13 - 0,20);
Уточнение времени операции:
tобс=t1+tобс=3180+18=3198(сек) t1 – время проведения операции технологии;
Электрохимические обезжиривание
Количество ванн, необходимое для осуществления операции:
N= 1 = 360457 = 0,78 ≈ 1
1 −время проведения операции согласно технологии;
Время на загрузку выгрузку ванны:
| обс = | 2 | = | 2 1,4 | |
| 
 | 0,16 | |||
| 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
Н - высота подъема ЗП, метры;
Vc- скорость подъема и опускания ЗП,
= 17.5 = 18(сек)
м/с (0,13 - 0,20);
Уточнение времени операции:
tобс=t1+tобс=3180+18=31988(сек) t1 – время проведения операции технологии;
Промывка теплая проточная (2е операции)
Количество ванн, необходимое для осуществления операции:
N= 1 = 45760 = 0,13 ≈ 1
1 −время проведения операции согласно технологии;
Время на загрузку выгрузку ванны:
33
 
| обс = | 2 | = | 2 1,4 | = 17.5 = 18(сек) | |
| 
 | 0,16 | ||||
| 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
Н - высота подъема ЗП, метры;
Vc- скорость подъема и опускания ЗП, м/с (0,13 - 0,20);
Уточнение времени операции:
tоп=t1+tобс=60+18=78(сек)
t1 – время проведения операции технологии;
Промывка проточная (3 операции)
Количество ванн, необходимое для осуществления операции:
N= 1 = 45790 = 0,2 ≈ 1
1 −время проведения операции согласно технологии;
Время на загрузку выгрузку ванны:
| обс = | 2 | = | 2 1,4 | |
| 
 | 0,16 | |||
| 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
Н - высота подъема ЗП, метры;
Vc- скорость подъема и опускания ЗП,
Уточнение времени операции:
= 17.5 = 18(сек)
м/с (0,13 - 0,20);
tоп=t1+tобс=90+18=108 (сек)
t1 – время проведения операции технологии;
Промывка улавливание
Количество ванн, необходимое для осуществления операции:
N= 1 = 120457 = 0,26 ≈ 1
1 −время проведения операции согласно технологии;
34
Время на загрузку выгрузку ванны:
| обс = | 2 | = | 2 1,4 | = 17.5 = 18(сек) | |
| 
 | 0,16 | ||||
| 
 | 
 | 
 | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
Н - высота подъема ЗП, метры;
Vc- скорость подъема и опускания ЗП, м/с (0,13 - 0,20);
Уточнение времени операции:
tоп=t1+tобс=60+120=138 (сек) t1 – время проведения операции технологии;
Длина АЛ
LАЛ=n·b+(n-1) ·m+2·r=12·0.63+(12-1) ·0.1+2·1.0=10.66(м),
Где n – количество ванн в линии; b – ширина ванн;
m – расстояние между ваннами (0,1-0,4 метра);
r – длина загрузочного-разгрузочных площадок по (1,6-2,0 метра);
Ширина АЛ
ВАЛ= l+2·y=1.0+2·1.0=3.0(м)
где l– длина ванн
y – размер площадок обслуживания (по 1,0-1,5 метра).
7.5.Материальные расчеты
7.5.1.Расход материалов на химическую подготовку поверхности
изделий
Нормы расхода электролитов N2, л/м2, в операциях покрытия [2.5.11]
| № | Операция | N2, л/м2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
| 1 | Электрохимические обезжиривание | 0,6 | 
| 
 | 
 | 
 | 
| 2 | Активация | 0,6 | 
| 
 | 
 | 
 | 
| 3 | Хромирование | 0,2 | 
| 
 | 
 | 
 | 
35
 
7.5.2 Расход химикатов и материалов на предварительную подготовку, нанесение покрытий и заключительные операции
Расход химикатов:
1) На первоначальном приготовлении электролитов рассчитывается по формуле:
п.п = ∙ э ∙ в (кг)
где − концентрация компонента (по верхнему пределу), г/л;э – объём электролита в ванне, л;в – количество ванн с данной С и данным э.
2) На 100 кв.м. покрываемых изделий:
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ∙ ∙ | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | = | 
 | 
 | 
 | (кг) | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| где N – норма расхода электролита, содержащего компонент, л/м2. | |||||||||
| 
 | Расход химикатов при хромировании | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Таблица 11 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Расход компонента, кг | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | Компонент | 
 | 
 | 
 | На | 
 | На 100 м2 | На | |
| Операция | 
 | 
 | первоначальное | покрываемых | годовую | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | приготовление | изделий | программу | |||
| 
 | Натр едкий | 
 | 6,26 | 
 | 
 | 0,6 | 180 | ||
| Электр- | Натрий | 
 | 
 | 25,2 | 
 | 
 | 2,4 | 720 | |
| охимические | углекислый | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| обезжиривание | Силикат натрия | 
 | 
 | 3,15 | 
 | 
 | 0,3 | 90 | |
| 
 | Фосфат натрия | 
 | 
 | 25,2 | 
 | 
 | 2,4 | 720 | |
| Активация | Кислота серная | 
 | 
 | 63 | 
 | 
 | 6 | 1800 | |
| 
 | Хромовый | 
 | 
 | 1051,7 | 
 | 
 | 5 | 1440 | |
| 
 | ангидрид | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| Хромирование | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| Кислота серная | 
 | 
 | 10,9 | 
 | 
 | 0,05 | 15 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | Хромин | 
 | 
 | 17,53 | 
 | 
 | 0,1 | 24 | |
36
 
7.5.3. Расход анодов
Анодную поверхность определяют исходя из поверхности деталей, загружаемых в ванну и соотношения катодной и анодной плотностей тока:
Sа=Sk· ·
Sа = 5м2, т.к в нашем случае Sа=Sk=2:1
Масса анодов (как растворимых, так и нерастворимых), необходима для первоначального пуска ванны:
п.п = ∙ ∙ (кг)
где − анодная поверхность, рассчитанная по вышеуказанной формуле, м2;
− тольщина используемых анодов, м;− плотность металла анода кг/м3
Масса свинцовых анодов
п.п = · . · . · = кг
Расход анодов на 100 м2 покрытия определяют по формуле:
| 
 | = · | 
 | · · | 
 | · | 
 | , | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
где − толщина покрытия осаждаемого металла, м;− плотность осаждаемого металла, кг/м3;
1 − коэффициент, учитывающий сложность геометрической формы детали (0,7-0,95);
2 − коэффициент, учитывающий непроизводительные потери анодов находится в переделах 1,1 – 1,15;
Расчет расхода нерастворимых анодов проводят по нормам расхода
.н. = н. · ∙
где − 100м2 или Рг, м2− толщина покрытия, мкм
н. . = 3,6 ∙ 30000 ∙ 18 ∙ 10−6 = 0,97 кг
37
 
7.5.4. Расход воды Расчет расхода воды на промывку после каждой технологической
ванны для любой из выбранных промывок проводят по формуле:
V=[
(+ + исп )
уд∙час
∙] ∙ уд ∙ час ∙ (л/г)
п
где F – поверхность зеркала электролита ванны, м2;исп − удельное испарение электролита, л/м2·г;уд − удельный вынос электролита, л/м2;
Pчас − часовая производительность линии, м2/г;
C0 − концентрация наиболее вредного компонента в технологической ванне, г/л;
Cп − допустимая концентрация этого компонента в последней ванне промывки, г/л;
n – количество ванн промывки;
n1 – количество ванн улавливания; n2 – коэффициент.
При расчете с использованием ванн улавливания коэффициент принимают:
1)для одноступенчатой промывки-n2=1
2)для многоступенчатой прямоточной – n2=n,
3)для каскадной промывки – n2=1.
| Номер промывки | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Общ. поверхность прмыв. деталей | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | |
| S, м2/ч | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Уд. унос р-ра деталями из ванны, | 600 | 300 | 200 | 0,2 | |
| л/м2 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Конц. в-ва в ванне (в пересчете на | 70 | 40 | 40 | 100 | |
| металл), г/л | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Доп. Конц-ция в-ва после | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | |
| промывки, г/л | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Коэф. Ванн улавл. | 1 | 1 | 1 | 5 | |
| (при 1 к=2,5; при 2 к=5) | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Коэф. степени очистки | 700 | 400 | 400 | 400 | |
| поверхности, Ко | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Количество ванн промывки | 1 | 1 | 1 | 1 | 
38
| Уд. расход воды при каскад. | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| промывке, л/м2 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Уд. расход хол. при каскад. | 700,000 | 400,0 | 400,0 | 1000,0 | |
| подаче, л/м2 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Уд. расход гор. воды при авт. | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| подаче, л/ч | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Расход воды при каскад. | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| промывке, л/ч | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Расход хол. Воды при авт. подаче, | 525 | 300,0 | 300,0 | 500,0 | |
| л/ч | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Расход гор. воды при авт. подаче, | 0,000 | 0 | 0 | 0 | |
| л/ч | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Суммарный расход воды на | 3961 | 
 | 
 | 
 | |
| промывку, л/ч | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
1- промывка в теплой проточной воде после химического обезжиривания 2- промывка холодная 2-х ступ. каскадная 3- промывка холодная 2-х ступ. каскадная после активации
4- промывка холодная непроточная после предварительного никелирования 5- промывка холодная 2-х ступ. каскадная
6- промывка холодная непроточная после меднения 7- промывка холодная 2-х ступ. каскадная
8- промывка холодная непроточная после пассивирования 9- промывка холодная 2-х ступ. каскадная 10промывка теплая проточная 11промывка в растворе для снятия изоляции
12промывка теплая 2-х ступ. каскадная
7.6. Тепловой расчёт Химическое обезжиривание
| РАСЧЕТ ТЕПЛА НА НАГРЕВ РАСТВОРА ВАННЫ | 
 | 
| Длина ванны (внутренний размер), м | 1 | 
| Ширина ванны (внутренний размер), м | 0.63 | 
| Высота ванны (внутренний размер), м | 1 | 
| Толщина стенки ванны, м | 0.005 | 
| Плотность материала ванны, кг/м3 | 7850 | 
| Толщина футеровки, м | 0.002 | 
| Плотность материала футеровки, кг/м3 | 11400 | 
| Высота раствора в ванне, м | 0.81 | 
| Объём корпуса ванны, м3 | 0.011945 | 
| Масса ванны, кг | 152.683 | 
39
| Объём футеровки, м3 | 0.009 | 
| Масса футеровки, кг | 105 | 
| Поверхность зеркала раствора, м2 | 0.63 | 
| Общая поверхность стенок и дна ванны, м2 | 3.89 | 
| Объем раствора, м3 | 0.510 | 
| Удельная теплоемкость раствора при его нам. тем-ре, Дж/кг·К | 4190 | 
| Плотность раствора, кг/м3 | 1080 | 
| Удельная теплоемкость материала корпуса ванны, кДж/кг·К | 0.5 | 
| Удельная теплоемкость материала футеровки, кДж/кг·К | 0.13 | 
| Начальная температура раствора, °С | 18 | 
| Конечная температура раствора, °С | 70 | 
| Масса р-ра, кг | 551.1 | 
| Часовой расход тепла на нагрев раствора, Qp, кВт· ч | 33.36 | 
| Расчет коэффициента теплоотдачи от раствора стенке | 
 | 
| Температурный коэффициент объемного расширения, 1/К | 3.87E-04 | 
| Температура стенки со стороны раствора, °С | 65 | 
| Кинематическая вязкость при при ср тем-ре р-ра, м2/с | 0.000000660 | 
| Коэф. динамической вязкости при 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 | 4.53206E+11 | 
| Критерий Прандтля | 0.0047 | 
| Произведение критериев Грасгофа и Прандтля | 2 129 588 598.74 | 
| Критерий Нуссельта | 161.69 | 
| Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке, Вт/м2·К | 102.51 | 
| 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 | 
 | 
| Коэфициент теплопроводности материала ванны, Вт/м·К | 46.5 | 
| Коэфициент теплопроводности материала футеровки, Вт/м·К | 34.9 | 
| 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 | 2.28 | 
| 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 | 0.39 | 
| Часовые потери теплоты за счет излучения и конвекции, кВт | 0.33 | 
| Общие часовые потери теплоты с поверхности раствора, кВт | 0.71 | 
| 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 | 1.10 | 
40
