Дільниця функціонального покриття індієм

де Q1 - тепло на розігрів корпусу ванни й розчину, кДж

;

Q2 - тепло на компенсацію витрат до навколишнього середовища через стінки та поверхню розчину ванни, кДж;

,

де KS - коефіцієнт теплопередачі з урахуванням наявності теплоізоляції та футеровки.

Кількість тепла для підтримання робочої температури, кДж

Q3 = CD ^. M1 ^. 60 ^. (T - 20)/R,

, кДж,

де Q3 - тепло для розігріву підвіски з деталями;

Q4 - джоулево тепло;

R - прийнятий темп роботи лінії, год.

Кількість пари для розігріву ванни, кг

,

де 2122 дж/кг - кількість тепла, що віддається парою при переході до конденсату з температурою 130 ^оС.

Витрати пари на роботу ванни,кг:

.

Поверхню змійовика визначають за теплом для розігріву ванни,м²

,

де К - коефіцієнт теплопередачі від змійовика до розчину, орієнтовно його значення можна прийняти 950 Дж/м^2. град^.сек;

TS - середня температура

Довжина труби змійовика залежить від діаметра D1:

.

Для виготовлення нагрівників гальванічних ванн використовують стальні труби з умовним проходом 32, 38 мм.

При цьому дуже важливим є те, що початкова швидкість пари UP не повинна перевищувати 30 м/с.

,

де 1,618 - густина пари, кг/м^4.

Якщо швидкість пари буде більшою 30 м/с, необхідно збільшити діаметр змійовика.

Якщо кількість джоулевого тепла перевищує втрати його через стінки ванни і поверхню електроліту, ванну необхідно охолоджувати. Для цього використовують, як правило водопровідну або артезіанську воду. Температура водопровідної води залежить від пори року і коливається в межах 10 - 25 ^оС. При розрахунках приймаємо її температуру 20 ^оС.

Температура артезіанської води 10 - 12 ^оС і для розрахунків приймаємо верхню межу.

Обчислення витрат води за 1 год. на охолодження виконуємо за формулою

P2 = 1,1 QA/ (4,19 (T5 - T2)),

де Т5 і T2 - температура води після охолодження на виході і для охолодження на вході змійовика.

Погодинні витрати пари для нагріву ванн або води для охолодження перераховуються на річну

Всі розрахунки виконані на ЕОМ і додаються нижче.

5. ОХОРОНА ПРАЦІ

5.1 Загальна характеристика умов виконання технологічного процесу

Охорона праці - це система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних, лікувально-профілактичних заходів та засобів, направлених на збереження життя, здоров'я, працездатності людини в процесі трудової діяльності [10].

Технологічні процеси хімічних виробництв і дослідження в хімічних лабораторіях найчастіше є вибухово- і пожеже небезпечними,відбуваються при високих температурах і тиску;речовини,які застосовують,і супровідні продукти,що попадають в робочу зону, можуть бути шкідливими і високотоксичними. Тому необхідно зробити аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів під час реалізації технологічного процесу або під час проведення експериментальних досліджень, визначити і обґрунтувати заходи і улаштування захисту обслуговуючого персоналу, гарантуючи безпечні і нешкідливі умови та високу продуктивність праці.

Аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів, які є наявними в умовах технологічного процесу, наведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 - Перелік шкідливих та небезпечних факторів та їх джерела

Токсикологічні характеристика речовин та матеріалів, які є в проектованому виробництві, наведена в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 - Характеристика речовин та матеріалів виробництва.

Характеристика пожежно вибухової та пожежної небезпеки речовини та матеріалів, а також категорія й група вибухонебезпечних сумішей наведена в таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 - Характеристика пожежно-вибухової та пожежної безпеки речовин та матеріалів.

Соляна кислота при контакті з металами виділяє пожежовибухонебезпечний водень.

Відповідно до НАПБ Б.03.002-2007 [24] приміщення цеху по вибуховопожежній та пожежній небезпеці відноситься до приміщень класу А завдяки тому, що в технологічному процесі виділяється горючий газ - водень. Ступень вогнестійкості будови відповідно до ДБН В.1.1-7-02 [25]-І,ІІ.

Клас зон в приміщенні відповідно до НПАОП 40.1-1.32-01 [26] - 2.

По ступеню небезпеки ураження електричним струмом приміщення цеху відповідно ПУЕ - 87 [12] відноситься до особливо небезпечних, завдяки тому, що на дільниці присутні хімічно-активні речовини, які руйнують струмопровідні частини обладнання.

Ширина санітарно-захисної зони відповідно до ДНАОП 0.03-3.01-71 [27] - 50 м.

5.2 Промислова санітарія

індій хімікат хлоридна кислота

Метеорологічні умови обрані відповідно до ГОСТ 12.1.005-88 [14] та ДСН 3.3.6.042-99 [22] з урахуванням категорії робіт та період року, наведені в таблиці 5.4.

Таблиця 5.4 - Припустимі параметри метеорологічних умов

Для збереження параметрів мікроклімату у цеху передбачені наступні заходи:

1) відповідно до СНіП 2.04.05-91* [28] застосовуються вентиляції та опалення у холодний період року;

2) застосування засобів індивідуального захисту (спецодяг, гумові чоботи та рукавиці, окуляри);

3) ванни футеровані фторопластом;

4) накриття ванн кришками.

Характеристика виробничого освітлення приведена в таблиці 5.5.

Таблиця 5.5 - Характеристика виробничого освітлення (ДБН В.2.5-28-2006 [29])

Примітка: Джерела світла та світильники для аварійного освітлення ті, що для робочого, але відмічені спеціальним знаком.

Завдяки тому, що приміщення цеху знаходиться в IV поясі світлового клімату, то

де m - коефіцієнт світового клімату, дорівнює 0,9 (вікна на північ);

N - номер групи забезпеченості природнім світлом (табл. 5.5. [29]).

5.3 Пожежна безпека

Причинами пожежі є наявність на дільниці хімічно-активних речовин, які псують струмопровідні частини обладнання, а також

Згідно НПАОП А.01-001-2004 [30], ГОСТ 12.1.004.-91* [18] пожежна безпека в цеху забезпечується системами попередження пожежі, протипожежного захисту, організаційно-технічними заходами,вибухонебезпека згідно ГОСТ 12.1.010-78*()

Заходи систем й протипожежного захисту:

- наявність засобів повідомлення про пожежу (електрична пожежна сигналізація, телефонний зв'язок);

- автоматичні засоби пожежегасіння-спринклерні;

- застосування засобів пожежегасіння (зовнішній та внутрішній водопровід);

- первинні засоби пожежегасіння .

Таблиця 5.6 Перелік первинних засобів протипожежного захисту.

Висновок: наведені вище заходи дозволяють забезпечити безпечні та нешкідливі умови праці на дільниці, яка проектується.

6. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

6.1 Розрахунок потреб дільниці в хімікатах і анодах

Потреба в матеріалах визначається на основі питомих норм витрат,розрахованих у технологічній частині проекту.

Розрахунок витрат на матеріали приведений в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1-Вартість матеріальних ресурсів

6.2 Визначення потреби енергетичних ресурсів

Витрати енергії всіма споживачами на гальванічній лінії розраховані з допомогою ЕОМ. Також розрахована загальна кількість води та пари,які використовуються на технологічній лінії. Витрати енергоресурсів,також їх вартості наведені в таблиці 6.2.

Таблиця 6.2

6.3 Визначення кількості працюючих

Визначення кількості основних робітників виходячи з норм обслуговування, на 4-5 м довжини стаціонарної лінії один робітник. Облікова кількість робітників дорівнює:

Р_обл = Р_яв ^.К_п,

К_п- коефіцієнт переходу від явочного числа робітників до облікового (можна прийняти 1.1).

Облікове число допоміжних робітників визначається за нормативами. В даному випадку процент відношення допоміжних робочих до основних складає 45%. Але для однієї лінії стаціонарних ванн вистачить два робітника (Р_{обл.доп} = 2).

Кількість робітників згідно існуючим нормам обслуговування лінії стаціонарних ванн-3 людини, в 2 зміни.

Таким чином облікова кількість основних робітників дорівнює:

Робл.осн.= 6 ^. 1.1 = 7 робітників.

6.4 Розрахунок витрат на оплату праці

Розрахунок основного фонду заробітної плати основних робітників здійснюють укрупнено,використовуючи наступні дані:

З_осн = Р_обл ^. Т_ст ^. F_еф ^. К_{дп, де}

Р_{обл -} облікова кількість основних робітників ;

Т_ст - годинна тарифна ставка робітника, що відповідає розряду, грн..;

F_еф - ефективний річний фонд робочого часу робітників (для гальваників можна прийняти рівним 1820 годин);

К_дп - коефіцієнт надбавок і зарплат (1.2-1.4).

При розрахунку річного фонду оплати праці основних робітників необхідно врахувати додатковий фонд оплати праці (який можна прийняти в розмірі 10-15 % від основного фонду оплати праці основних робітників):

З_р = З_осн +З_дод.

Відрахування на соціальні заходи беруться згідно існуючого законодавства від річного фонду оплати праці основних і допоміжних робітників можна представити у вигляді таблиці 6.3.

Таблиця 6.3 - Розрахунок річного фонду оплати праці основних і додаткових працівників.

Розрахунок капітальних витрат та амортизаційних відрахувань. Первісні інвестиції (капітальні вкладення), що забезпечують реалізацію проекту, визначаються за формулою:

К = К_уст + С _м.т.,

де К_уст - ціна устаткування, грн.

С _м.т - монтажні,транспортні та інші витрати, грн..

Монтажні і транспортні витрати можна прийняти 40% від вартості придбаного устаткування.

На дільниці працює лінія стаціонарних ванн. Вони виготовлені із Ст3 і футеровані вініпластом.

Амортизаційні відрахування складають для електрохімічного устаткування 24% від його вартості.

Тоді: К = 1.4 ^. 21000 = 29400 грн.,

А = 0.24^. 29400 = 7056 грн.

6.5 Розрахунок витрат утримання і експлуатації устаткування

Таблиця 6.4 - Кошторис витрат на утримання і експлуатації устаткування.

6.6 Підрахунок собівартості електрохімічного покриття

На підставі включених розрахунків у попередніх розділах визначається собівартість електрохімічного покриття річного випуску на 1 м².Калькуляція собівартості розраховується за формою табл.6.5.

Таблиця 6.5-Калькулювання собівартості електрохімічного покриття.

6.7 Розрахунок економічної ефективності заходів, запропонованих у проекті

Уданому розділі оцінюється ефективність інвестування засобів на поліпшення технологій.

Економічний ефект НТР визначається за формулою:

Е_т = Р_т - З_т,

Де Р_т - грошова оцінка результатів впровадження методів НТР за розрахунковий період,грн.;

З_т - грошова оцінка витрат на впровадження методів НТР за розрахунковий період,грн..

Результат від впровадження заходів НТР для кожного року визначається за формулою:

Р_t = (C_п - С_р) ^. ВП,

де С_п, С_р - відповідно собівартість покриття на підприємстві й бакалаврській роботі,грн.;

ВП - річний випуск продукції,м².

Розрахунок витрат для кожного року визначається за формулою:

З_t = H_t +K_t,

де H_t - поточні витрати при виробництві покриття, без обліку амортизаційних витрат на реновацію, грн.;

де К_t інвестиційні витрати,грн..

Розрахунковий період у сфері нової техніки приймається рівним нормативному строку її служби,обумовленому нормою амортизаційних відрахувань. При впровадженні нової технології, нових матеріалів і методів організації виробництва Т=3 роки.

У результаті покращення процесу нанесення індієвого покриття собівартість 1 м² покриття знизилася на 51.3 грн. проти заводської, котра складала 443.77 грн. Зниження собівартості досягнуто за рахунок використання каскадної ванни промивки після ванни травлення, що знизило витрати води та підвищило якість промивки, а також ванн уловлювання індію, що знизило втрати індію. Також обрано електроліт, що працює без підігріву, це зменшило витрати на устаткування та електроенергію, а також не складний за складом.

Таким чином результат у застосуванні лінії нанесення покриття дорівнює:

P_t = (443.77-392.47) ^. 2060 = 105678 грн.

Розрахунок сумарного інтегрального ефекту від впровадження пропонованого виду гальванічного покриття представлений у формі табл. 6.6.

Таблиця 6.6 Розрахунок економічної ефективності від впровадження нового технологічного процесу в гальванічному цеху.

Річний економічний ефект дорівнює:

E_t = E_i/T = 48462.28/5 = 9692.45 грн.

Коефіцієнт ефективності дорівнює:

E_p = E_t / K =9692.45/29400 = 0.33

E_н =0.15<0.33

Термін окупності дорівнює:

Т_ок=1/Е_р =1/0.33 = 3.06 років.

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Якименко Г.Я., Артемінко В.М., Технічна електрохімія. Ч. З. Гальванічні виробництва: Підручник/ За ред. Б.І. Байрачного. - Харків: НТУ “ХПІ”, 2006. - 272 с.

2. Досоян М.А. Технология электрохимических покритий: Учеб. для средних специальных учебных заведений/ М.А. Досоян, И.Я. Подольская, Е.В. Сахарова, - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 391 с.: ил.

3. Байрачний Б.І., Ляшок Л.В. Рідкісні розсіяні і благородні елементи. Технологія виробництва та використання

4. Гальванические покрытия в машиностроении. Сравочник. В 2-х томах/ Под ред. М.А. Шлунгера. - М.: Машиностроение, 1985 - Т.1. 1985. - 240 с., ил.

5. Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1979. - 296 с., ил

6. Каталог технологий для Химко-гальванических производств и підготовка перед окрашиванием. ООО “Сонис”.

7. Шмелева Н.М. Контролер работ по металлопокрытиям. М.: Машиностроение, 1980. - 176 с., ил.

8. Оборудование цехов электрохимических покрытый: Справочник/ В.М. Александров, Б.В.Антонов, Б.И. Гендлер и др.: Под ред. П.М. Вячеславова. Ленингр. отд-ние, 1987. - 309 с.: ил.

9. Якименко Г.Я., Харченко Е.П. Алгоритми і програми розрахунків в технічній електрохімії. Ч. 1. Гальванічні виробництва: Навч. посібник,- Харків: НТУ “ХПІ”, 2002, 234 с.

10. ГОСТ 12.0.003-74*. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.- Введен 01.01.76.

11. Макаров Г.В. и др. Охрана труда в химической промышленности. - М.:Химия.1989.- 568 с.

12. Основи охорони праці : навчальний посібник / за ред..проф. В.В.Березуцького.- Х.:Факт,2005.-480 с.

13. ДНАОП 0.03-3.01-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. - Действует с 01.01.72

14. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Введен с 01.01.89.

15. ГОСТ 12.1.007-88. ССБТ. Вредные вещества. Классификация. Общие требования безопасности. - Введен с 01.01.89.

16. НАПБ Б.03.002-2007. Норми визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухонебезпечною і пожежною небезпекою.- ДІЄ с 03.12.2007.

17. ГОСТ 12.1.004-91*. ССБТ Пожарная безопасность. Общие требования. - Введен с 1.07.95

18. ГОСТ 12.1.044-89*. ССБТ Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. -Введен с 1.01.91

19. ГОСТ 12.1.011-78*. ССБТ. Смеси взрывоопасные. Класификация и методы устранений.-Введен.01.01.79.

20. ГОСТ 12.1.010-78*. ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования. - Введен с 01.01.79.

21. Правила устройства электроустановок. ПУЭ-87. - М.:Энергоатомиздат,1987.-648 с.

22. Справочник по технике безопасности / сост. П.А. Долин. - М.:Энергоатомиздат,1987.- 824 с.

23. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование . - М.: Стройиздат, 1992.-64 с.

24. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. Ч.1.Органические вещества. - М.:Химия,1976. - 400 с.

25. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. Ч.2.Неорганические вещества и металлические соединения. - М.: Химия,1976.-320 с.

26. ДБН В.2.5-28-2006. Природне і штучне освітлення. - К.: Мінбуд, 2006.-78 с.

27. ГОСТ 12.1.003-83*. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. -Введен с 1.07.89.

28. ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования. - Введен с 01.01.91.

29. ГОСТ 12.3.002-91*. ССБТ . Процессы производственные.Общие требования безопасности. - Введ.01.01.92.

30. ГОСТ 12.2.003-91*.ССБТ. Оборудование производственное.Общие требования безопасности. - Введ. 01.01.92.

31. ГОСТ 12.1.030-81*. ССБТ. Элетробезопасность. Защитное заземление. Зануление. - Введен с 01.01.82.

32. НПАОП 40.1-1-32-01. Правила будови електроустановок. Електрообдаднання спеціальных установок - . Діє з 01.01.02.

33. ГОСТ 12.1.018.-93. ССБТ. Пожаровзрывобезопасность статического электричества.Общие технические требования. - Введен.01.01.94.

34. ДБН B.1.1-7-02. Пожежна безпека об'єктів будівництва - Діє з 01.01.03.

35. ДСТУ 2272-2006. ССБП. Пожежна безпека. Терміни та визначення - Діє з 01.01.07.

36. Щербина Я.Я. Основы противопожарной техники. - Вища школа, 1989.-265 с.

37. НАПБ А.01.001-2004. Правила пожежної безпеки в Україні. - Діє з 22.06.05.

38. ДСН 3.3.6.037-99. Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку - K, 1999.

39. ДСН 3.3.6.039 - 99. Санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації. - К.: 1999.

40. ДСН 3.3.6.042-99 Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень - К.: 2000

41. ДСТУ 2273-2006. ССБП. Техніка пожежна. Терміни та визначення. - Діє з 01.01.07.

ВИСНОВОК

У даному проекті розроблена дільниця нанесення функціонального покриття індієм. Оскільки продуктивність 2000 м²/рік, то для організації виробництва була вибрана лінія ванн стаціонарного типу. Обробка деталей проводиться на підвісках розміром 250х600х200 мм. У ванні знаходяться одна катодна штанга на яку завішується дві підвіски. Середнє завантаження на одну підвіску становить 16.5 дм². Річна кількість завантажень складає - 12484.8. Розраховано такт роботи лінії: він складає 35 хв. Виходячи з такту роботи лінії та тривалість технологічної операції нанесення покриття прийнято одну ванну індіювання, для всіх інших операцій використовується також по одній ванні. Розраховані розміри електрохімічних та хімічних ванн вони складають 800х710х1000 мм та 800х500х1000 мм, відповідно.

Індієве покриття наноситься на деталі з вуглецевої сталі. Поверхня деталі має жирові забруднення та шар оксидів, для видалення яких застосовуємо електрохімічне знежирення у стандартному розчині та хімічне травлення у розчині хлоридної кислоти з інгібітором КІ-1. Осадження покриття проводиться з пірофосфатного електроліту індіювання, який характеризується високою якістю покрить. Даний електроліт є нетоксичним та простим за складом і забезпечує високий вихід індію за струмом.

На електронній обчислювальній машині виконані розрахунки витрат хімікатів та матеріалів на запуск лінії та виконання річної програми; витрат води на промивні операції; витрат електроенергії на електрохімічні процеси та розрахунок пристроїв нагрівання електролітів і витрат енергоносіїв.

Розроблені заходи з охорони праці, які дозволяють створити безпечні умови праці на дільниці.

Виконане техніко-економічне обґрунтування проекту, розрахована собівартість 1 м² покриття, яка становить 392.47 грн. та термін окупності капітальних витрат на виробництво, що складає 3.06 роки.

Размещено на Allbest.ru