Технологічні розрахунки

     

Дж

     Кількість теплоти на компенсацію теплових втрат у  навколишнє середовище Q₂ складається із втрат теплоти нагрітим розчином через стінки ванни Q₃ і втрат теплоти через дзеркало розчину Q₄:

                          Q₂ = Q₃ + Q₄                                                   (3.72.)  

     Оскільки  точний розрахунок величин Q₃ і Q₄ значно ускладнений відсутністю у літературі ряду довідкових даних, то їх можна вирахувати наближено за допомогою таких рівнянь:

                            Q₃ = q₃ F_к τ_р,                             (3.73.)  

     де F_к – площа поверхні корпуса ванни, м²;

     

 м²

     τ_р – час розігрівання ванни, приймаємо 1 год;

     q₃ - величина питомих витрат теплоти через стінки ванни, 201 кДж/(год*м²)

     

Дж

                               Q₄ = q₄ F_з τ_р,                         (3.74.)  

     де F₃ - площа поверхні дзеркала розчину, м²;

                         

м²                    (3.75.)  

     q₄ – величина питомих витрат через дзеркало розчину,9510 кДж/(год*м²)

     Таким чином

     

Дж

     Отже

     Q₂ = 1290420+ 10651200 = 11941620 Дж

     Q_роз =88074720 + 10651200/2 = 93400320 Дж = 93400,32 кДж. 

     Визначення  витрат теплоти на підтримання робочої  температури ванни

     Для ванн хімічного знежирення величину Q_роб визначають за формулою:

                              Q_роб = Q₂ + Q₅.                                    (3.76.)  

     Розрахунок  величини Q_роб рекомендується проводити на одну годину роботи ванни. У цьому разі можна скористатися значенням величини Q₂, вирахуваним у попередніх розрахунках.

     Величину Q₅ можна визначити за формулою

                     Q₅ = (С₅^.m₅ + С₆^.m₆)(t_к – t_н)n₀₃                                   (3.77.)  

     де  С₅ і С₆ – питомі масові теплоємкості матеріалу барабану з вініпласту 1630 Дж/(кг^.К) та оброблюваних деталей відповідно, для сталі 500 Дж/(кг^.К);

     m₅ – маса барабану, 14 кг

       m₆ – маса деталей, оброблюваних в одному барабані, 35кг;

     n₀₃ – кількість барабанів з деталями, які обробляються у ванні за одну годину. Величину n₀₃ можна визначити як n₀₃ = 60/τ = 60/7 =8,6.

     Q₅ = (1380^.14 + 500^.35)(60 – 20)8,6 = 6186152 Дж

     Таким чином 

     Q_роб = 111941620 + 6186152 = 118127772 Дж.

       Результати розрахунків зводять у таблицю 3.6.

Таблиця 3.6.

Тепловий  баланс ванни хімічного  знежирення

Надходження	Дж	%	Витрати	Дж	%
1. Теплота  на підтримування робочої температури у ванні  Qроб.	118127772	100	1. Втрати теплоти  у навколишнє середовище Q2 2. Втрати  теплоти на підігрів барабану з деталями Q5	111941620  6186152	94,8  5,2
Разом	118127772	100	Разом	118127772	100

 
 

     Розрахунок  витрат електроенергії та потужності теплоелектронагрівачів для нагрівання ванни хімічного знежирення 

     Розрахунок  виконується тільки для ванн, обладнаних електричними теплонагрівачами. Витрати електроенергії на розігрів ванни протягом однієї години визначаються як

                           W_роз = (Q_роз/3600)^.10^-3 кВт/год.                    (3.78.)  

     Таким чином

     W_роз = (93400320/3600)^.10^-3 = 25,95 кВт/год.

     Витрати електроенергії на підтримування теплового  режиму ванни протягом однієї години:

                           W_роб = (Q_роб/3600)^.10^-3 кВт/год                   (3.79.)  

     Отже

     W_роб = (118127772/3600)^.10^-3 = 32,81кВт/год

     Потужність  трубчастих електронагрівачів (ТЕНів) для розігріву ванни:

                                N_роз = W_роз/τ, кВт.                                 (3.80.)  

     Зазвичай  τ приймають рівним одній годині.

     N_роз = 25,95/1 = 25,95 кВт.

     Потужність  ТЕНів для підтримування теплового  режиму:

                                       N_роб = W_роб/τ, кВт.                        (3.81.)  

     Отже

     N_роб = 32,81/1 = 32,81кВт.

     Загальні  витрати електроенергії на підтримування  теплового режиму ванн при виконанні  річної виробничої програми

                W_заг = (W_розT_дб + W_робT_д)n_в, кВт^.год.                (3.82.)  

     де T_дб – кількість робочих діб у календарному році, 251, T_д – дійсний фонд часу роботи обладнання, 3883,88год., n_в – кількість ванн даного типу, 2.

     Таким чином

     W_заг = (25,95 *251 + 32,81*3883,88)*2  = 267887,11кВт^.год.

     3.5.  Розрахунок витрат хімікатів, матеріалів та води для виконання річної виробничої програми 

     Розрахунок  витрат матеріалів здійснюють з метою  визначення річних

     потреб  виробництва у вихідній сировині та матеріалах для нанесення даного виду покриття. При розрахунку необхідної кількості анодів, хімічних реактивів, води та інших матеріалів виходять з того, що їх витрати здійснюються за такими статтями:

     а) на початковий запуск обладнання,

     б) на виконання річної виробничої програми. 

     3.5.1.Розрахунок витрат анодів 

     Розрахунок  витрат анодів на початковий запуск обладнання

     Витрати розчинних анодів на запуск обладнання (кг) визначаються за формулою:

     G_аз = К₁ ^. К₂ ^. n_аш ^. l_в^. h_в ^. δ_а ^. d_a ^. n_в = 0,48 ^. n_аш ^. l_в^. h_в ^. δ_а ^. d_a ^. n_в   (3.83.)  

     де  К₁ – коефіцієнт, який враховує співвідношення сумарної ширини анодів до довжини ванни (приймають К₁ = 0,6); К₂ – коефіцієнт, який враховує співвідношення анодів та висоти ванни (приймають К₂ = 0,8); n_аш – кількість анодних штанг у ванні ,2; l_в – внутрішня довжина ванни, 1,12м; d_a – густина матеріалу анодів, 7140кг/м³; δ_а – товщина анодів, 0,05м; n_в – кількість ванн даного типу,4.

     

 кг

     Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми

     Ці  витрати G_ap , кг визначають за формулою:

                                         G_ap = S ^. A_p ^. δ_п                                                     (3.84.)  

     де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми, 56710 м²; δ_п – товщина покриття в мікрометрах, 12; – норма витрат розчинних анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр, кг/м². Значення визначають, виходячи з чистої маси покриття, технологічних втрат та відходів:

                          A_p = d_п ^. (1 + 0,06) ^. 10^-6                                              (3.85.)  

     де d_п – густина металу покриття(цинку), 7140кг/м³

     A_p = 7140^. (1 + 0,06) ^. 10^-6= 0,0076 кг/м²

     Отже

     

кг

     Загальна  витрата цинкових анодів складає:

     G_{заг ан} = G_аз + G_ар = 959,62 + 5171,96 = 6131,58 кг         (3.86.)    

     3.5.2. Розрахунок витрат хімічних реактивів 

     Розрахунок  здійснюють для всіх операцій технологічного процесу.

     Витрати хімічних реактивів  на початковий запуск обладнання

     Витрата кожного компонента G_і (кг) визначається за формулою:

                            G_i = C_i ^. V_в ^. K_зап^. n_в,                                 (3.87.)  

     де  С_і – концентрація відповідного компонента, кг/м³; V_в – об‘єм ванни, 1,4м³ (електрохімічна ванна), 1,12 м³ (хімічна ванна); К_зап – коефіцієнт заповнення ванни, К_зап = 0,8; n_в – кількість ванн даного типу.

     Цинкування: G_i = C_i ^. 1,4^. 0,8^. 4=4,48 C_i

     Хімічне знежирення: G_i = C_i ^.1,4^. 0,8^. 1=1,12C_i

     Електрохімічне  знежирення: G_i = C_i ^. 1,4 ^. 0,8^. 2=2,24C_i

     Травлення: G_i = C_i ^. 1,12 ^. 0,8^. 1=0,896 C_i

     Освітлення: G_i = C_i ^. 1,12 ^. 0,8^. 1=0,896C_i

     Хроматування: G_i = C_i ^. 1,12 ^. 0,8^. 1=0,896C_i

     Розраховуємо  витрату кожного компонента електроліту  для всіх операцій технологічного процесу:

     Хімічне знежирення:

     G_зап(Na₃PO₄)_зн = 1,12 · 40 = 44,8 кг

     G_зап(Na₂CO₃) _зн = 1,12· 35 = 39,2 кг

     G_зап(NaOH) _зн = 1,12· 15 = 16,8 кг

     Електрохімічне знежирення:

     G_зап(Na₃PO₄)_зн = 2,24 · 60 = 134,4кг

     G_зап(Na₂CO₃) _зн = 2,24· 40 = 89,6 кг

     G_зап(NaOH) _зн = 2,24· 35 = 78,4 кг

     Травлення 1:

     G_зап(HCl) = 0,896·150= 134,4 кг

     Травлення 2:

     G_зап(H₂SO₄) = 0,896· 200= 179,2 кг              

     Цинкування:

           G_зап(ZnSO₄×7H₂O) = 4,48 · 90 = 403,2 кг

           G_зап(NH₄Cl) = 4,48 · 180 = 806,4 кг

           G_зап(H₃BO₃) = 4,48 · 25 = 112 кг

          G_зап(ДХТІ- 104А) = 4,48 · 0,08 = 0,358 кг

     Освітлення:

                    G_зап(HNO₃) _ос = 0,896· 5 = 4,48 кг

     Хроматування:

          G_зап(ГАЛТЕКС-601/602) = 0,896· 20 = 17,92 кг

       

Витрати хімічних реактивів  на виконання річної виробничої програми

     Розрахунок  витрат кожного компонента здійснюється за формулою: