Технологічні розрахунки

     на  катоді:

     1.  (B_c1 = 97 %);

     2.  (B_c2 = 3 %);

     на  аноді:

     3.     (B_c3 = 100 %);

     Сила  струму, яка витрачається на кожну  реакцію:

           на  катоді:

                           

                   (3.37.)

                                  

                   (3.38.)

        на аноді:

                           

                    (3.39.)

     Результати  розрахунків зводимо у таблицю 3.2.

     Таблиця 3.2.

     Баланс  електрики ванни  цинкування на одну годину роботи.

    

Надходження	Q, A*год	%	Статті  витрат	Q, A*год	%
На  катоді: Від зовнішнього джерела струму	1113	100	Виділення Zn Виділення H2	1079,61 33,39	97 3
Разом	1113	100	Разом	1113	100
На  аноді: Від зовнішнього  джерела струму	1113	100	Розчинення  Zn-го анода	1113	100
Разом	1113	100	Разом	1113	100

 

     3.3.2. Визначаємо напругу на ванні з барабанним електролізером

     Напруга на ванні з барабанним електролізером U_б визначається за формулою:

                       

                            (3.40.)

     де  ∆U_перф – падіння напруги в отворах барабана; ∆U_б – додаткове падіння напруги між деталями в барабані в результаті їх переміщення при обертанні; 0,9 – коефіцієнт, який заданий для врахування падіння напруги в електродах, контактах і провідниках.

     Падіння напруги в отворах барабана визначається як

                                      

                             (3.41.)

     де S_оз – поверхня деталей, завантажених у барабан, 2,06м²; d_С – товщина стінки барабана, 0,005 м; r_e – питомий електричний опір електроліту, 0,09Ом×м; l_б  – довжина барабана,  0,7м; К_n – ступінь перфорації поверхні барабана (приймають 0,25). Дані приймаємо згідно з довідниками та попередніми розрахунками.

     

В

     Омічне  падіння напруги:

                                             

,                          _(3.42.)

     де  i_ср – середня густина струму в міжелектродному просторі, А/м², розраховується за формулою:

                    

А/м²                          _(3.43.)

     l_a-k – відстань між анодом і краєм барабана 0,2 м;   r_e – питомий електричний опір електроліту, 0,09 Ом×м.

                                      В                          

     Додаткове падіння напруги між деталями в барабані ∆U_б ураховується коефіцієнтом 0,4 і складає

                           

                      (3.44.)

     

 В

     Отже, напруга на ванні з барабанним електролізером

     

 В

     Сума  падіння напруги в електродах, провідниках першого роду та в  контактах ванни приймаємо 10% від загальної напруги на ванні, таким чином

                          

В                  _(3.45.)

Таблиця 3.3.

Баланс  напруги

Надходження	В	%	Витрата	В	%
Напруга на ванні	16,6	100	Різниця потенціалів під струмом  Еа – Ек  Падіння напруги в електроліті ΔUом Падіння напруги на електродах, контактах  і провідниках ΔU1 + ΔUк  Падіння напруги в отворах барабана , ΔUперф  Додаткове падіння напруги, ΔUб	0,5        6,37      1,66        3,83        4,28	3,00        38,3      10        23,0        25,7
Разом	16,6	100	Разом	16,6	100

 
 

     3.3.3. Вибір джерела живлення електричним струмом для електрохімічних ванн

     Джерело постійного струму вибирають, виходячи із сили струму і напруги на ванні із урахуванням падіння напруги в шинопроводах.

     I=1113 A

     U_б = 16,6 В

     Отже  вибираємо джерело струму ТЕІ  – 1600/24Т з характеристиками

     I_н =1600 A

     U_н =24 В

     Для вибраного випрямного агрегату визначають коефіцієнт завантаження

                                             

                                  (3.46.)

     де N_дс – потужність, необхідна для виконання завданої програми,

                            

кВт;           _(3.47.)

      N_пасп –  паспортна потужність вибраного агрегату:

                           

кВт          _(3.48.)

     Отже 

     

 

     3.3.4. Визначення джоулевої теплоти та складання балансу енергії на електрохімічних ваннах АОЛ

     Електрична  енергія W_заг, яка підводиться до електролізера, перетворюється в хімічну енергію W_хім та в теплову енергію (джоулеву теплоту) W_дж

     W_заг = W_хім + W_дж .

     Енергія W_хім відображує зміни матеріального стану, які відбуваються в результаті перебігу електрохімічних реакцій в електролізері, а енергія W_дж витрачається на розігрівання електроліту і повинна бути урахована при складанні теплового балансу.

     Електрична  енергія, яка витрачається на перебіг  процесу в одній ванні, визначається за формулою:

                             

                     (3.49.)

     де I – струм на ванні, 445 А; U – напруга на ванні, 5,82 В; τ – час роботи ванни під струмом, год

     

 кДж 

     Для гальванічних процесів, які ідуть із розчинними анодами з виходом за струмом на катоді і аноді, близьким до 100%

     

 кДж.  

Таблиця  3.4. 

Баланс  енергії на ванні  цинкування

Прихід	кДж	%	Витрати	кДж	%
Електрична  енергія від джерела струму	8147,43	100	Джоулева  теплота	8147,43	100
Разом	8147,43	100	Разом	8147,43	100

 

3.3.5. Розрахунок витрат електроенергії на виконання річної виробничої програми 

    Сумарні витрати електричної енергії  на виконання річної виробничої програми розраховують як

                      W = W_e + W_дв + W_a + W_с + W_в,                             _(3.50.)

де W_e – витрати електроенергії на електроліз, кВт·год; W_дв – витрати електроенергії на живлення двигунів барабанних електролізерів, кВт·год; W_a - витрати електроенергії автооператорами; W_с - витрати електроенергії сушильної камерою, кВт·год; W_в – витрати електроенергії двигуном загальної вентиляції, кВт·год.

    Витрати електроенергії на електроліз розраховують як:

                W_e = (I^.U_i^.τ^.N₀₃)/(1000^.0,82), кВт^.год,                          _(3.51.)

де I –  струм на ванні, 455 А; U_i – напруга на ванні, 5,82 В; τ – час обробки однієї завантажувальної одиниці, 0,379год; N₀₃ – кількість завантажень за рік, визначається як P_p/S₀₃, 27529,13; 0,82 – ККД джерела струму.

Таким чином

W_e = (455^.5,82^.0,379^.27529,13)/(1000^.0,82) = 33693,97 кВт^.год

    Розрахунок  витрат електроенергії для живлення електродвигунів W_дв здійснюють тільки для ванн, обладнаних барабанними електролізерами або хитними катодними штангами за формулою:

                 W_дв = (N₀₃·τ·N_дв)/ККД, кВт^.год,                              _(3.52.)

де N₀₃ – кількість завантажень за рік 27529,13; τ – час обробки одного завантаження, 0,379год; N_дв – потужність електродвигуна, 0,35кВт; ККД – коефіцієнт корисної дії двигуна, 0,9.

Таким чином

W_дв = (27529,13·0,379·0,35)/0,9= 4060 кВт^.год.

    Витрати електроенергії автооператорами  W_а обчислюють як:

                     W_а = N_ОЗ·(Т₁·N_г + Т₂·N_В)/ККД,                         _(3.53.)

де Т₁ та Т₂ – час горизонтального і вертикального переміщення автооператора за один цикл, год. (розраховують при обчисленні кількості автооператорів); N_г та N_В – потужність двигунів горизонтального і вертикального переміщення автооператора відповідно 0,75 кВт та 1,1 кВт.