Технологічні розрахунки

W_а = 27529,13·(0,056·0,75 + 0,111·1,1)/0,9· = 5019,48 кВт·год

    Витрати електроенергії сушильною  камерою W_с визначають за формулою:

                W_c = N_OЗ·(N_нс + N_вс)·Т_с / ККД                             _(3.54.)

де N_нс – потужність електронагрівача сушильної камери, 1,3кВт;·N_вс – потужність вентилятора сушильної камери, 0,45кВт; Т_с – тривалість сушки підвісок в сушильній камері, год (приймають із технологічної карти процесу).

W_c = 27529,13·(1,3 + 0,45)·0,8 / 0,9 = 42823,09 кВт·год

    Витрати електроенергії двигуном загальної вентиляції W_в розраховують за формулою:

                                W_в = N_ЗВ·Т_Д / ККД                              _(3.55.)

де N_ЗВ – потужність електродвигуна загальної вентиляції, 0,45кВт;·Т_Д – дійсний річний час роботи обладнання.

W_в = 0,45·3883,88 / 0,9·= 1941,94 кВт·год

     Таким чином 

W = 33693,97+ 4060 + 5019,48 + 42823,09 + 1941,94 = 87538,48 кВт·год 

4. Розрахунок  параметрів пристроїв  для нагрівання ванн АОЛ та витрат енергоносіїв для виконання  річної          виробничої програми   

     Оскільки  деякі технологічні операції в АОЛ  виконуються за підвищеної температури, наприклад, хімічне знежирювання, промивка в гарячій воді, то при розробці дипломного проекту необхідно розрахувати  параметри нагрівних пристроїв  для ванн, в яких виконують ці операції, та витрати енергоносіїв для забезпечення їх теплового режиму.

     Параметри нагрівних пристроїв та витрати  енергоносіїв визначають на основі даних  теплового розрахунку відповідних  ванн. 

     3.4.1.  Тепловий розрахунок  ванн АОЛ

     Тепловий  розрахунок виконуємо для всіх ванн, які працюють за підвищеної температури.

     Під час нанесення гальванічних покриттів  виділяється значна кількість джоулевої  теплоти, що може призвести до розігріву  електроліту за межі допустимої температури. Метою розрахунку є визначення максимально можливої температури, до якої може розігрітися ванна за одну годину роботи. При цьому допускається, що вся джоулева теплота витрачається тільки на  розігрів ванни і не втрачається у навколишнє середовище. 

     3.4.1.1.Тепловий розрахунок ванни хімічного знежирення

     Визначення витрат теплоти на розігрів ванни 

     Кількість теплоти Q_роз, яка необхідна для розігріву хімічної ванни, складається із витрат теплоти Q₁, на розігрів розчину, матеріалу та футеровки ванни і витрат теплоти Q₂ на компенсацію втрат у навколишнє середовище:

                                     Q_роз = Q₁ + Q₂/2,                                    (3.56.)

     Величину Q₁ визначають як:

                Q₁ = (V₁C₁d₁ + C₂m₂ + C₃m₃ + C₄m ₄)(t_k – t_н)              (3.57.)

     де  V₁ – об’єм розчину, що нагрівається, 0,9 м³;

     C₁ – питома масова теплоємність розчину, 3885 Дж/(кг*К);

     d₁ – густина розчину, що нагрівається, 1,08 кг/дм³;

     С₂ – теплоємність матеріалу корпуса ванни, для сталі близько 500 Дж/кг^.К;

     m₂ – маса ванни, 199 кг (довідник);

     С₃, m₃ = 0, так, як футеровка в ванні хімічного знежирення відсутня;

     С₄, m₄ = 0, так, як аноди в ванні хімічного знежирення відсутні;

     t_k і t_н – кінцева та початкова температури розчину, відповідно 60 і 20 °С.

     Таким чином 

     

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                                                              (3.58.)

     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,                                (3.59.)

     де F_к – площа поверхні корпуса ванни, м²;

     

 м²      (3.60.)

     τ_р – час розігрівання ванни, приймаємо 1 год;

     q₃ - величина питомих витрат теплоти через стінки ванни, 1875 кДж/(год*м²)

     

Дж

                                                  Q₄ = q₄ F_з τ_р,                                 (3.61.)

     де F₃ - площа поверхні дзеркала розчину, м²;

                                

м²                                (3.62.)

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

     Таким чином

     

Дж

     Отже

     Q₂ = 10687500+ 6657000 = 17344500 Дж

     Q_роз = 155028800 + 17344500 = 172373300 Дж = 172373,3 кДж, 

     Визначення  витрат теплоти на підтримання робочої  температури ванни

     Для ванн хімічного знежирення величину Q_роб визначають за формулою:

                                             Q_роб = Q₂ + Q₅.                               (3.63.)

     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                                        (3.64.)

     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 = 17344500 + 6186152= 23530652 Дж.

       Результати розрахунків зводять у таблицю 3.5.

Таблиця 3.5.

Тепловий  баланс ванни хімічного  знежирення

Надходження	Дж	%	Витрати	Дж	%
1. Теплота на підтримування робочої температури у ванні Qроб.	23530652	100	1. Втрати теплоти у навколишнє середовище Q2 2. Втрати теплоти на підігрів барабану з деталями Q5	17344500  6186252	73,7  26,3
Разом	23530652	100	Разом	23530652	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.                       (3.65.)

     Таким чином

     W_роз = (172373300/3600)^.10^-3 = 47,88 кВт/год.

     Витрати електроенергії на підтримування теплового  режиму ванни протягом однієї години:

                        W_роб = (Q_роб/3600)^.10^-3 кВт/год                            (3.66.)

     Отже

     W_роб = (23530652/3600)^.10^-3 = 6,54 кВт/год

     Потужність  трубчастих електронагрівачів (ТЕНів) для розігріву ванни:

                                      N_роз = W_роз/τ, кВт.                           (3.67.)

     Зазвичай  τ приймають рівним одній годині.

     N_роз = 47,88/1 = 47,88 кВт.

     Потужність  ТЕНів для підтримування теплового  режиму:

                                  N_роб = W_роб/τ, кВт.                              (3.68.)

     Отже

     N_роб = 6,54/1 = 6,54 кВт.

     Використовуючи  довідкові дані про технічні характеристики промислових ТЕНів, вибрано 1 ТЕН-120Б13/2,5Р220

     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.               (3.69.)

     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, 1.

     Таким чином

     W_заг = (47,88*251 + 6,54*3883,88)*1 = 37418,46 кВт^.год. 

     3.4.1.2.Тепловий розрахунок ванн електрохімічного знежирення

     Визначення витрат теплоти на розігрів ванни 

     Кількість теплоти Q_роз, яка необхідна для розігріву хімічної ванни, складається із витрат теплоти Q₁, на розігрів розчину, матеріалу та футеровки ванни і витрат теплоти Q₂ на компенсацію втрат у навколишнє середовище:

                           Q_роз = Q₁ + Q₂/2,                                (3.70.)  

     Величину Q₁ визначають як:

     Q₁ = (V₁C₁d₁ + C₂m₂ + C₃m₃ + C₄m ₄)(t_k – t_н)          (3.71.)  

     де  V₁ – об’єм розчину, що нагрівається, 1,12 м³;

     C₁ – питома масова теплоємність розчину, 3670 Дж/(кг*К);

     d₁ – густина розчину, що нагрівається, 1,08 кг/дм³;

     С₂ – теплоємність матеріалу корпуса ванни, для сталі близько 500 Дж/кг^.К;

     m₂ – маса ванни, 217 кг;

     С₃  - теплоємність матеріалу футеровки, 1630 Дж/кг*К;

       m₃ – маса футеровки, 24 кг;

      - теплоємність матеріалу анода,1180 Дж/кг*К;

      - маса анодів у ванні, 70 кг;

       t_k і t_н – кінцева та початкова температури розчину, відповідно 60 і 20 °С.

     Таким чином