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