Расход пара и сжатого воздуха

Расход пара. Гальванических цехах обычно нагревают электролиты и воду для промывки деталей паром. При расчете расхода пара необходимо учитывать расход пара на разогрев электролитов и воды и расход пара на поддержание рабочей температуры. Время разогрева зависит от объема ванн и давления пара.

Расход пара на разогрев определяется по формуле:

P ₁ = P_p · t_p , (5.6)

где Р_р-норма расхода пара на разогрев раствора в ванне заданного размера до рабочей температуры, кг/ч; t_p-время разогрева, ч.

P ₁ =50·1=50кг/ч

Расход пара на поддержание рабочей температуры:

P ₂ = P_{p .п.} · t_{p .п.} , (5.7)

где Р_р.п. - норма расхода пара на поддержание рабочей температуры, кг/ч; t_р.п. -время работы ванны (за исключением времени разогрева). Нормы расхода пара Р_р и Р_р.п. берут из табл № 5.5.

P ₂ =11·4=44кг/ч

Расход пара на разогрев и поддержание рабочей температуры электролита

 

Табл. № 5.5

Внутренние габаритные размеры ванн, мм	Ванны хромирования
	Рр, (кг/ч)	Рр.п.,(кг/ч)
1120×710×1250 1120×800×1250 1120×1000×1250 1600×710×1250 1600×800×1250 1600×1000×1250	50 69 98 70 79 98	11 15 20 15 17 20

 

Определив расход пара, исходя из вышеприведенных норм рассчитываем годовой расход пара:

Р_год=(Р₁+Р₂)Т, (5.8)

где Т=249, число рабочих дней в году.

Р_год=(50+44) 249=23406кг

Годовой расход пара на каждую операцию подсчитывается отдельно, а затем суммируется по всем статьям расхода

Р=( nV (1,1÷1,5) K_pT +(1,0÷1,1) K_{p .п.} Ф_в /1000) Т, (5.9)

где n-число ванн; V-объем электролита или воды, м³; К_р-часовая норма расхода пара на разогрев, кг/ч; К_р.п. - часовая норма расхода пара на поддержание рабочей температуры, ч; Ф_в-действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч.

Р=((3·550·1,1·50·249+1,0·44·2624) /1000) 249=5655339кг

Годовой расход пара, рассчитанный по укрупненным нормам, на нагрев ванн, в которых протекают электрохимические процессы, необходимо откорректировать с учетом выделения джоулевой теплоты

Q_Дж= I U t , (5.10)

Которая эквивалентна теплоте, выделяющейся при расходе следующей массы пара (кг):

Р_Дж= I U t /( r א), (5.11)

где I-сила тока, А; U-напряжение на ванне, В; t-время, мин; r-теплота парообразования при давлении 0,3МПа, равная 2171·10³ Дж/кГ; א-принятая степень сухости пара, равная 0,95;

Р_Дж = 390·12·3600 /(2171·10³·0,95)=8168,7кг

 

Табл. № 5.6

Операция	Объем V, м3	Число ванн n, шт	Норма расхода, кг/м		Эквивалент джоулевой теплоты РДж, кг	Годовой расход Ргод, кг
			Кр	Кр.п.
хромирование	0,55	1	50	44	8168,7	23406

 

Расход сжатого воздуха

 

В гальванических цехах сжатый воздух расходуется, в основном, на перемешивание растворов и электролитов, а также воды. Кроме того сжатым воздухом производят обдувку деталей и гидропескоструйную обработку.

Расход сжатого воздуха на перемешивание 1л раствора или электролита составляет (л/мин): 1,0 – при среднем перемешивании. Расчет можно произвести исходя из следующей нормы: 0,01-0,02м³/мин на 1 дм длины катодной штанги. Воздух должен быть очищенным. На обдувку расход сжатого воздуха при давлении 0,2-0,3МПа составляет 15-20м³/ч.

Годовой расход сжатого воздуха определяют по приведенным нормам с учетом объема ванны или длины штанги и действительного фонда времени работы оборудования:

W=( nV (1,1 ÷1,5) KT +(1,0 ÷1,1) K _об Ф_в /1000)·Т, (5.12)

W=(3·550·1,1·9,24·249+1,0·20·2624 /1000)·249=1052861м³

Вентиляция

 

Гальванические цеха относятся к категории вредных производств вследствие большого количества вредных веществ, которые выделяются во время химической и электрохимической обработки. 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)./10/

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

L=L₀ K_∆t K_T K₁ K₂ K₃ K₄, (5.13)

 

где L ₀-удельный объем воздуха, отсасываемого от ванн, м³/ч;

K _{∆ t}-коэффициент, учитывающий разность температур раствора и помещения (табл. №5.7); K_T-коэффициент, учитывающий токсичность и интенсивность выделения вредных веществ; K ₁-коэффициент, учитывающий тип отсоса; K ₂-коэффициент, учитывающий воздушное перемешивание раствора, барботаж; K ₃-коэффициент, учитывающий укрытие зеркала электролита плавающими телами; K ₄-коэффициент, учитывающий укрытие зеркала электролита путем введения ПАВ.

K ₁=1,0 для двухбортового отсоса без поддува. При воздушном перемешивании K ₂=1,2; при укрытии зеркала ванны плавающими телами K ₃=0,75; при укрытии зеркала ванны пеной K ₄=0,5; коэффициент токсичности для бортового опрокинутого отсоса K _Т=1,3.

L =274428∙1,47∙1,3∙1,0∙1,2∙0,75∙0,5=235994м³/ч

 

Коэффициент K _{∆ t} , учитывающий разность температур раствора и воздуха в помещении

Табл. № 5.7

Разность температур раствора и воздуха, °С	K∆ t для отсосов		Разность температур раствора и воздуха, °С	K∆ t для отсосов
	без поддува	с поддувом		без поддува	с поддувом
0 10 20 30	1,0 1,16 1,31 1,47	1,0 1,03 1,06 1,09	40 50 60 70	1,63 1,79 1,94 2,10	1,12 1,15 1,18 1,21

 

Удельный объем отсасываемого воздуха L ₀ определяется по следующим формулам:

для отсосов простых и опрокинутых без поддува

L ₀ =1400(0,53 )∙0,66 W _вн , (5.14)

 

где В_вн, L _вн-внутренние ширина и длина ванны, м; Н₁-расстояние от зеркала электролита до борта ванны, обычно равное 0,2м;

L ₀ = 1400∙ м³ч

Для перемещения воздушных масс повышенной влажности или содержащих химические соединения, агрессивные к углеродистым или алюминиевым сталям, применяют вентиляторы из коррозионно-стойкой стали или из титановых сплавов.

 

Данные для выбора вентилятора:

Табл. № 5.8

Операция	Тип боротового отсоса	Размеры ванн, мм			L0, м3/ч	L, м3/ч
		Lвн	Wвн	Н1
хромирование	Двухсторонний без поддува	800	700	0,2	276013	235994

 

Вентилятор Ц4-70

 

Табл. № 5.9

Марка вентилятора	Производительность, тыс. м3/ч	Полное давление, Па	КПД	Мощность, кВт	Габаритные размеры, мм
6,3	15	117,5	0,805	4	1620×1185×1810

Расход электроэнергии

 

Потребителями электроэнергии являются: 1) источники постоянного тока; 2) электродвигатели; 3) сушильные агрегаты; 4) вентиляторы; 5) электронагреватели для нагрева ванн; 6) лампы для освещения и т.п.

1.Расход электроэнергии на работу источников постоянного тока

W₁=Р_вК_об n Ф_в/η, (5.15)

 

где Р_в-мощность выпрямителя, кВт; К_об-коэффициент использования оборудования; Ф_в-действительный фонд работы оборудования, ч; η-КПД источника постоянного тока; n-число источников постоянного тока.

W₁=7,56∙0,93∙1∙2624/76=242,7кВт

2.Расход электроэнергии на работу электродвигателей

W₂= nP _э K _об Ф_в, (5.16)

 

где Р_э-мощность электродвигателя, кВт; n-число электродвигателей.

W₂=2∙10,0∙0,93∙2624=48807кВт

3.Расход электроэнергии на сушильные агрегаты

W₃=Р_с n К_сК_обФ_в, (5.17)

 

где Р_с-мощность сушильного агрегата, кВт; n-число сушильных агрегатов; К_с-коэффициент использования сушильного агрегата;

W₃=2,7∙1,0∙0,93∙0,93∙2624=6127,6кВт

4.Расход электроэнергии на работу вентилятора

W₄=Р_в n Фв/η, (5.18)

 

где Р_в-мощность электродвигателя вентилятора, кВт; n-число электродвигателей; Фв-действительный фонд времени работы оборудования, ч; η-КПД выпрямителя.

W ₄ = 4∙1∙2624/0,805=13038кВт

5.Расход электроэнергии на освещение

W₅=0,015 S _уч Ф_вК_осв, (5.19)

 

где 0,015-удельная норма мощности освещения, кВт/м²; S _уч -площадь участка, м²; К_осв-коэффициент, учитывающий время, необходимое на освещение.

W₅=0,015∙1152∙2624∙0,84=3803кВт