Проектирование участка грунтования кузова легкового автомобиля ХТОП 0934.240501.006 КР

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ярославский государственный технический университет

Кафедра химической технологии органических покрытий

Проектирование участка грунтования кузова легкового автомобиля ХТОП 0934.240501.006 КР

Работу выполнил студент

группы ХТВТ-55

2009

Ярославский государственный технический университет

Кафедра химической технологии органических покрытий

ЗАДАНИЕ № 6

ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

1. Тема проекта и исходные данные

Проектирование участка грунтования кузова легкового автомобиля при годовой программе 220000 кузовов в год.

2. Представить следующие материалы

2.1 Текстовые

а) расчётно-пояснительная записка.

2.2 Графические

а) технологическая схема

3. Рекомендуемая литература и материалы

а) материалы производственной практики

4. Дата выдачи задания "___"___________2009

5. Срок сдачи законченного проекта "___"___________2009

6. Отметка о явке на консультацию:

1) ________________ 2) ________________ 3) ________________

4) ________________ 5) ________________ 6) ________________

Руководитель проекта Заведующий кафедрой

Содержание

Введение

1.Обоснование выбора технологического процесса, оборудования и материалов

1.1 Выбор технологии нанесения первого слоя грунта

1.2Выбор материала для первого слоя грунта

1.3 Выбор технологии нанесения второго слоя грунта

1.4 Выбор материала для второго слоя грунта

2.Технологические расчеты

2.1 Режим работы участка

2.2 Расчет нормативов расхода материалов

3. Технические расчеты

3.1 Расчет установки электроосаждения

3.2 Расчет конвективной сушильной установки для сушки первого слоя грунта

3.3 Расчет камеры охлаждения

3.4 Расчет камеры пневматического распыления

3.5 Расчет камеры электростатического распыления

3.6 Расчет конвективной сушильной установки для сушки второго слоя грунта

3.7 Расчет камеры охлаждения

4. Описание технологического процесса

4.1 Первая стадия

4.2 Вторая стадия

5. Техника безопасности

5.1 Утилизация отходов

5.2 Техника безопасности при работе в камерах пневматического распыления

Список используемой литературы

Введение

Лакокрасочные материалы главным образом применяются для получения покрытий на их основе. Лакокрасочные покрытия, являются основным средством защитно-декоративной отделки машин и механизмов, промышленных и бытовых изделий, зданий и сооружений, в большей мере определяют их товарный вид, работоспособность, конкурентную и покупательную способность. Широкомасштабное их использование увеличивает срок жизни указанных объектов, обеспечивает значительную экономию материальных ресурсов.

Лакокрасочные покрытия выполняют три основные функции: декоративную, защитную и специальную. По мере развития науки удельное значение второй и третьей функции все более возрастает.

Роль покрытий как средства защиты материалов от разрушения особенно проявилась с ростом производства и потребления металлов. Убытки, причиняемые коррозией в различных странах, составляют значительную долю национального дохода; они, как правило, тем выше, чем больше производится и находится в эксплуатации металла.

Одним из наиболее эффективных способов защиты металлов от коррозии является нанесение лакокрасочных материалов на предварительно подготовленную поверхность металла.

Действие лакокрасочных покрытий обуславливается торможением коррозионных процессов на границе раздела металл - пленка. Это торможение может быть связано с ограниченной скоростью поступления веществ, необходимых для развития коррозионного процесса, повышенным электрическим сопротивлением материала пленки, специфическим влиянием адгезии, химическим и электрохимическим воздействием материала пленки на подложку.

Темой данного курсового проекта является проектирование участка грунтования кузова легкового автомобиля с размерами:

Длина - 4350 мм;

Ширина - 1680 мм;

Высота - 1420 мм.

1. Обоснование выбора технологического процесса, оборудования и материалов

1.1 Выбор технологии нанесения первого слоя грунта

Первый слой грунта необходимо нанести как на внешние, так и внутренние полости кузова легкового автомобиля. Поэтому для нанесения первого слоя грунта выбираем метод электроосаждения. В зависимости от того, где происходит нанесение лакокрасочного материала (на аноде или катоде), процесс электроосаждения может быть анодным (анофорез) или катодным (катофорез). Поскольку покрытия нанесенные методом катодного электроосаждения обладают более высокими антикоррозионными свойствами чем покрытия нанесенные методом анодного электроосаждения выбираем метод катодного электроосаждения.

Достоинства данного метода:

1) Полная автоматизация процесса окрашивания.

2) Высокая равномерность покрытия по толщине.

3) Хорошее прокрашивание изделий в труднодоступных местах.

4) Возможность регулирования толщины покрытия.

5) Отсутствие потерь лакокрасочного материала.

6) Улучшенные санитарно-гигиенические условия, так как применяемые лакокрасочные материалы на водной основе.

1.2 Выбор материала для первого слоя грунта

а) Катофорезный грунт В-ЭП-0101 ТУ 2312-128-05011907-96

Он представляет собой суспензию пигментов в растворе аддукта эпоксидной смолы с отвердителем и добавлением специальных компонентов. Соотношение пигмента со связующим 0,45-0,60. Предназначена для грунтования металлических деталей кузова легковых автомобилей, деталей грузовиков, дисков колес, днищ и др. Хорошо сочетается с промежуточной грунтовкой ЭП-0228, а также с верхним покрытием на основе синтетических пленкообразователей при отличной межслойной адгезии. Грунтовку наносят на поверхность методом холодного электроосаждения. Перед применением исходный материал нейтрализируется разбавленной муравьиной кислотой и разводится водой. Хранить при температуре от -40 до +30 ⁰С, защищать от прямых солнечных людей.

Таблица №1.1

Техническая характеристика

Внешний вид	Цвет грунтовки серый, оттенок не нормируется. Поверхность покрытия ровная, без морщин, пузырей и кратеров
Массовая доля нелетучих веществ , %	72-78
Проникающая способность по методу трубки "Фиат-ВАЗ", см, менее	18
Время высыхания при температуре 178-182 0С до степени 3, мин, не более	30
Адгезия покрытия, баллы, не более	1
Прочность пленки при ударе на приборе типа У-1, см, не менее	50
Прочность покрытия при растяжении по Эриксену, мм, не менее	4
Напряжение рабочее, В	220-400
Степень перетира, мкм, не более	15

б) Грунтовка В-ЭП-0196 ТУ 2312-001-00204151-99

Представляет собой суспензию пигментов в растворе эпоксидной смолы, модифицированной аминами, с отвердителем, с введением специальных добавок. Предназначена для грунтования кузовов и деталей грузовых и легковых автомобилей методом катодного электроосаждения. Обладает высокими защитными свойствами в среде кислот, щелочей и органических растворителей, стойка к действию соляного тумана, бензина, моторного масла, воды, имеет высокую проницающую способность.

Таблица №1.2

Техническая характеристика

Внешний вид	Цвет грунтовки серый, оттенок не нормируется. Покрытие однородное, без оспин, кратеров, сорности в отраженном свете
Массовая доля нелетучих веществ , %	72-78
Проникающая способность по методу трубки "Фиат-ВАЗ", см, менее	15
Время высыхания при температуре 178-182 0С до степени 3, мин, не более	30
Адгезия покрытия, баллы, не более	1
Прочность пленки при ударе на приборе типа У-1, см, не менее	50
Прочность покрытия при растяжении по Эриксену, мм, не менее	4
Напряжение рабочее, В	220-400
Степень перетира, мкм, не более	15

в) Грунтовка В-КЧ-027 ТУ 6-10-1654-83

Представляет собой суспензию пигментов в лаке КЧ-0125. Предназначена для грунтования кузовов, деталей и узлов легковых автомобилей, способом анодного электроосаждения по фосфатированной поверхности.

Таблица №1.3

Техническая характеристика

Внешний вид	Цвет грунтовки серый, оттенок не нормируется. Поверхность покрытия ровная, без морщин, пузырей и кратеров
Массовая доля нелетучих веществ , %	72-78
Проникающая способность по методу трубки "Фиат-ВАЗ", см, менее	18
Время высыхания при температуре 178-182 0С до степени 3, мин, не более	30
Адгезия покрытия, баллы, не более	1
Прочность пленки при ударе на приборе типа У-1, см, не менее	20
Прочность покрытия при растяжении по Эриксену, мм, не менее	5
Напряжение рабочее, В	120-210
Степень перетира, мкм, не более	12

г) Грунтовка В-КЧ-0271Э ТУ 6-21-49404743-200-94-98

Представляет собой суспензию пигментов в лаке КЧ-0125. Грунтовка не содержит в своем составе соединений свинца, хрома и других тяжелых металлов. Предназначена для грунтования кузовов, деталей и узлов легковых автомобилей, способом анодного электроосаждения по фосфатированной поверхности.

Таблица №1.4

Техническая характеристика

	Цвет грунтовки серый, оттенок не нормируется. Поверхность покрытия ровная, без морщин, пузырей и кратеров
Массовая доля нелетучих веществ , %	72-78
Проникающая способность по методу трубки "Фиат-ВАЗ", см, менее	15
Время высыхания при температуре 178-182 0С до степени 3, мин, не более	30
Адгезия покрытия, баллы, не более	1
Прочность пленки при ударе на приборе типа У-1, см, не менее	20
Прочность покрытия при растяжении по Эриксену, мм, не менее	5
Напряжение рабочее, В	120-210
Степень перетира, мкм, не более	35

В данном курсовом проекте принимаем грунт для катодного электроосаждения В-ЭП-0101, так как у него более высокая проникающая способность чем у грунта В-ЭП-0196.

1.3 Выбор технологии нанесения второго слоя грунта

Второй слой грунта необходимо наносить в основном только на наружную поверхность кузова легкового автомобиля, поэтому выбираем комбинацию методов пневматического и электростатического распыления. Поскольку методом электростатического распыления невозможно нанести вторичный грунт на всю внешнюю поверхность кузова легкового автомобиля, ему должно предшествовать пневматическое распыление вторичного грунта на труднодоступные для автоматической установки электростатического распыления места.

Достоинства метода электростатического распыления:

1) Низкие потери ЛКМ - 5-10%.

2) Возможна полная автоматизация.

3) В связи с тем, что крайне низкие потери ЛКМ не требуются расходы на очистку воздуха от ЛКМ.

Достоинства метода пневматического распыления:

1) Универсальность. Можно наносить как жидкие, так и твердые материалы;

2) Возможность получения покрытий высоких классов.

3) Высокая производительность.

1.4 Выбор материала для второго слоя грунта

а) Грунтовка ЭП-0228 ТУ 6-10-1934-84

Представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе алкидно-меламино-формальдегидного лака с добавлением низкомолекулярной эпоксидной смолы. Предназначена для окраски поверхности кузова и деталей автомобиля, а также для подкраски участком кузова и других деталей автомобиля с целью защиты от коррозии под покрытия синтетическими эмалями. Грунтовку наносят на поверхность в два слоя методом электростатического или пневматического распыления. Перед применением грунтовку разбавляют до рабочей вязкости разбавителем Р-197 или смесью разбавителя Р-197 с ксилолом. При окраске в электрополе в производственных условиях допускается применение растворителя Р-83 или разбавителя РЭ-1В.

Таблица №1.5

Техническая характеристика

Внешний вид	Цвет грунтовки серый, оттенок не нормируется. Покрытие однородное, без оспин, кратеров, сортности в отраженном свете
Условная вязкость по ВЗ-4, с	68-72
Массовая доля нелетучих веществ, %	70-72
Время высыхания до степени 3, мин, не более при температуре 148-152 0С при температуре 128-132 0С при температуре 98-102 0С	20 40 90
Адгезия к грунтовку В-КФ-093, ВКЧ-0207 и синтетической эмали, баллы, не более	1
Прочность пленки при ударе на приборе типа У-1, Дж (кгс.см), не менее	50
Стойкость покрытия к статическому воздействию воды при температуре 18-22 0С, ч, не менее	72
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*м	4*105-2*106

б) Грунтовка ЭП-0270 ТУ 6-21-49404743-126-2001

Представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе алкидно-меламино-формальдегидного лака с добавлением низкомолекулярной эпоксидной смолы. Предназначена для окраски поверхности кузова и деталей автомобиля, а также для подкраски участком кузова и других деталей автомобиля с целью защиты от коррозии под покрытия синтетическими эмалями. Грунтовку наносят на поверхность в два слоя методом электростатического и пневматического распыления. Перед применением грунтовку разбавляют до рабочей вязкости смесью разбавителя Р-197 с ксилолом в соотношении1:1.

Таблица №1.6

Техническая характеристика

Внешний вид	Цвет грунтовки серый, оттенок не нормируется. Покрытие однородное, без оспин, кратеров, сортности в отраженном свете
Условная вязкость по ВЗ-4, с	68-72
Массовая доля нелетучих веществ, %	70-72
Время высыхания до степени 3, мин, не более при температуре 148-152 0С при температуре 128-132 0С при температуре 98-102 0С	20 40 90
Адгезия к грунтовку В-КФ-093, ВКЧ-0207 и синтетической эмали, баллы, не более	1
Прочность пленки при ударе на приборе типа У-1, Дж (кгс.см), не менее	50
Стойкость покрытия к статическому воздействию воды при температуре 18-22 0С, ч, не менее	72
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*м	7*105-3*106

Отличия грунта ЭП-0270 от грунта ЭП-0228: комплексное покрытие с эмалью имеет повышенные твердость и блеск. ЭП-0270 имеет хороший розлив при достаточно высокой устойчивости к стеканию с вертикальных поверхностей, технологична при нанесении, хорошо шлифуется, на комплексном покрытии риски от шлифовки практически не видны. Улучшена стойкость к сколам комплексного покрытия.

В данном курсовом проекте принимаем грунт ЭП-0270.

2. Технологические расчеты [8]

2.1 Режим работы участка

Эффективный фонд рабочего времени рассчитывается по формуле:

Т_эф = (365 - В - П)*t*с*0,95, (2.1)

где В - число выходных дней;

П - число праздничных дней;

с - число смен в течение суток;

t - длительность смены.

Т_эф = (365 - 102 - 14)*8*2*0,95 = 3785 ч.

Темп выпуска изделий (Т_в) и часовая производительность (П_ч) установки (участка) рассчитываются по формулам:

Т_в = 60*к*Т_эф/А, (2.2)

П_ч = 60/Т_в, (2.3)

где к - коэффициент использования оборудования, к = 0,95;

А - годовая производительность, м².

Т_в = 60*0,95*3785/220000 = 1мин/шт;

П_ч = 60/1 = 60 шт/ч;

Скорость конвейера х определяется годовой производительностью, эффективным фондом времени и плотностью завески деталей на конвейере.

х = m*А/(60*к*Т_эф*Р), (2.4)

где m - средний шаг завески подвесок конвейера, м;

Р - коэффициент заполнения конвейера Р = 0,8 - 0,9.

х = 1*220000/(60*0,95*3785*0,85) = 1,2 м/мин.

2.2 Расчет нормативов расхода материалов

Таблица 2.1

Расходные нормы ЛКМ

Наименование материала	Расход
	г/м2	кг/изделие	кг/час	кг/смену	кг/год
Катофорезный грунт В - ЭП - 0101	32,8	2,6	156	1920	590460
Вода	49,9	4,0	240	1920	908400
Грунт ЭП - 0270	33,3	1,3	78	624	295230
Растворитель	25	1	60	480	227100

Нормы расхода ЛКМ рассчитываются по формуле:

N = 100*д*D/р*(1 - к), (2.5)

где N - норматив расхода материала, г/м²;

д - толщина покрытия, мкм;

р - сухой остаток ЛКМ, %;

к - коэффициент потерь.

N_р-ля = N_p - N_и, (2.6)

где N_р-ля - норматив расхода растворителя (воды), необходимое для доведения исходного раствора до рабочей вязкости г/м²;

N_р - норма расхода ЛКМ при рабочей вязкости, г/м²;

N_и - норматив расхода ЛКМ при исходной вязкости, г/м².

а) Расчет нормативов расхода ЛКМ и воды на электроосаждение.

При рабочей вязкости:

N_р = 100*15*1,4/30*(1 - 0,15) = 82,4 г/м²;

При исходной вязкости:

N_и = 100*15*1,4/76*(1 - 0,15) = 32,8 г/м²;

Норматив расхода воды:

N_воды = 82,4 - 32,8 г/м².

б) Расчет нормативов расхода ЛКМ и растворителя на электростатическое распыление.

При рабочей вязкости:

N_р = 100*15*1,4/40*(1 - 0,1) = 58,3 г/м²;

При исходной вязкости:

N_и = 100*15*1,4/70*(1 - 0,1) = 33,3 г/м²;

Норматив расхода растворителя:

N_р-ля = 58,3 - 33,3 = 25 г/м².

3. Технические расчеты

3.1. Расчет установки электроосаждения [1]

а) Определение размеров установки.

Длина установки

L_у = L_в + 2*L_т + 2L_пр + L_ст, (3.1)

где L_в - длина ванны осаждения, м;

L_т - длина входного и выходного тамбуров (принимаем L_Т = 1 м);

L_пр - длина зон промывок водой, м;

L_ст - длина зоны стока после ванны электроосаждения (принимаем L_ст = 1 м );

При транспортировании изделий подвесным конвейером L_в вычисляют как сумму длин горизонтальных проекций перегибов конвейера 2L₁, длины горизонтального участка L_г и длины двух карманов 2L_к :

L_в = 2*L₁ + L_г + 2L_к, (3.2)

L₁ = 0,5*(L - l) + (H₁ - 2*H)/tgб, (3.3)

где H₁ - разность высот монорельса конвейера при подъеме и спуске конвейера при подъеме и спуске изделия в ванну электроосаждения;

L, l, H, б определяют по таблице 24 [1, с.189].

При шаге цепи конвейера 0,16 м и угле перегиба Ь = 15° L = 2,4 м, l = 0,4 м, H = 0,318 м; тогда разность высот монорельса Н₁ (расчет - см. ниже) составляет 1,9 м, тогда

L₁ = 0,5*(2,417 - 0,4) + (1,9 - 2*0,318)/tg15° = 5,8 м

Значение L_г вычисляют как произведение продолжительности электроосаждения на скорость конвейера (L_г = 2*1,2 = 2,4 м); L_к выбирают из расчета, чтобы объем двух карманов составил 0,1 объема ванны электроосаждения, т.е. L_к ? 1 м.

L_в = 2*5,8 + 2,4 + 2*1 = 16 м.

Длина L_пр зоны промывки водой складывается из длины зоны двух стоков (принимают длину одного стока L_ст = 1,5 м) и длины зоны облива, равной произведению скорости конвейера на продолжительность облива (40 - 50 с) :

L_пр = 2*1,5 + 1,2*0,83 = 4 м.

Длина установки

L_у = 16 + 2*1 + 2*4 + 1 = 27 м.

Ширина ванны осаждения

В_в = В_и + 2*b, (3.4)

где В_и - ширина изделия, м;

b - расстояние от изделия до стенки ванны (принимаем b = 0,3 м).

В_в = 1,68 + 2*0,3 = 2,28 м.

Принимаем В_в = 2,3 м.

Ширина В установки в зоне электроосаждения

В = В_в + В₁, (3.5)

где В₁ - расстояние от ванны до внутренней стенки корпуса (для удобства обслуживания ванны принимаем В₁ ? 1 м).

В = 2,3 + 1 = 3,3 м.

Ширина установки в зоне промывок водой

В_пр = В_и + 2*b₁, (3.6)

где b₁ - расстояние от изделия до внутренней стенки корпуса с учетом расположения охватывающего контура (принимаем b₁ = 0,4 м ).

В_пр = 1,68 + 2*0,4 = 2,48 м.

Принимаем В_пр = 2,5 м.

Полная ширина установки (с учетом зон обслуживания) В_у = 4,5 м.

Высота ванны осаждения

Н_в = Н_и + 2*h, (3.7)

где Н_и - высота изделия, м;

h - расстояние от низа изделия до зеркала ванны (принимаем h = 0,3 м).

Н_в = 1,42 + 2*0,3 = 2,02 м.

Принимаем Н_в = 2 м. Полная высота ванны осаждения с учетом установки ее на отметке 0,5 м от пола :

Н_вп = Н_в + 0,5; (3.8)

Н_вп = 2 + 0,5 = 2,5 м.

Высотная отметка монорельса при нижнем положении изделия

Н_м.н. = h_н + H_и + h_п, (3.9)

где h_н - расстояние от уровня пола до изделия (принимаем h_н = 0,8 м);

h_п - расстояние от верха изделия до монорельса (принимаем h_п = 1 м).

Н_м.н. = 0,8 + 1,42 + 1 = 3,22 м.

Высотная отметка монорельса при верхнем положении изделия и зазоре, равном 0,2 м

Н_м.в. = Н_вп + Н_и + h_п + 0,2; (3.10)

Н_м.в. = 2,5 + 1,42 + 1 + 0,2 = 5,12 м.

Разность высот монорельса

Н₁ = Н_м.в. - Н_м.н; (3.11)

Н₁ = 5,12 - 3,22 = 1,9 м.

Объем ванны осаждения

V_в = L_в*В_в*Н_в*0,8; (3.12)

V_в = 16*2,3*2*0,8 = 58,9 м³.

Принимаем V_в = 60 м³. Ширина транспортного проема

В_т.п. = В_и + 2*В_з, (3.13)

где В_з - расстояние между изделием и проемом (принимаем В_з = 0,15 м).

В_т.п. = 1,68 + 2*0,15 = 1,98 м.

Высота транспортного проема

Н_т.п. = Н_и + 2*h₁, (3.14)

где h₁ - расстояние по высоте от входного проема до изделия, h₁ = 0,1 - 0,15 м.

Н_т.п. = 1,42 + 2*0,15 = 1,72 м.

Высота установки электроосаждения Н_у = 6 м.

б) Расчет вентиляционных систем.

Объем приточного воздуха за 1 ч, м³ ,

V_пр = n*V_з.ос., (3.15)

где n - кратность обмена воздуха в установке за 1 ч (принимаем n = 50);

V_з.ос. - объем зоны осаждения (над ванной), м³.

V_з.ос. = L_в*(В_в + В₁)*(Н_м.в. - Н_вп); (3.16)

V_з.ос. = 16*(2,3 + 1)*(5,12 - 2,5) = 137,3 м³.

V_пр = 50*137,3 = 6865 м³/ч.

Принимаем вентилятор с напором Р = 700 Па

Выбираем вентилятор Ц 4-70 № 5 со следующей характеристикой [6, с.151]:

Q = 7000м³/ч; Р = 700 Па; з = 0,75; щ = 150 с^-1.

Требуемая мощность электродвигателя

N = Q*P*K_з/3600*1000*з*з_п*з_р, (3.17)

где Q - производительность вентилятора, м³/ч;

Р - давление вентилятора, Па;

К_з - коэффициент запаса;

з, з_п, з_р - соответственно КПД вентилятора, привода и зубчатой передачи.

N = 7000*700*1,1/3600*1000*0,75*0,96*0,95 = 2,18 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2-22-4 со следующей характеристикой [6, с.173]:

N = 2,2 кВт; n = 1500 мин^-1.

в) Расчет системы перемешивания.

Внешняя система перемешивания.

Подачу насоса для циркуляции V_нц выбирают в расчете на двух- трехкратный обмен лакокрасочного материала в ванне за 1 ч:

V_нц = 2*V_в; (3.18)

V_нц = 2*60 = 120 м³/ч.

Подбираем циркуляционный насос ОХ6-70ГС-2 со следующей характеристикой [9, с.14]:

Q = 132,2 м³/ч;

з = 0,75.

Насос комплектуем электродвигателем АО12-55-8 со следующей характеристикой [9, c.14]:

N_н = 250 кВт; n = 750 мин^-1.

Диаметр нагнетательной трубы от насоса в ванну

d_н = (V_нц/(3600*х_л*0,785))^0,5, (3.19)

где х_л - скорость движения лакокрасочного материала по трубе (принимаем х_л = 2 м/с ).

d_н = (120/(3600*2*0,785))^0,5 = 0,15 м.

Внутренняя система перемешивания. Расчетная производительность V мешалок для лакокрасочного материала зависит от его вида и кратности обмена - минимальный (10) или максимальный (60) за 1 ч. При числе мешалок n = 2

V_min = 10*V_в/n; (3.20)

V_max = 60*V_в/n; (3.21)

V_min = 10*60/2 = 300 м³/ч.

V_max = 60*60/2 = 1800 м³/ч.

Диаметр трубы для слива лакокрасочного материала, м,

d_сл = (8*f*(H_ж)^0,5/(ф*б*р*(2g)^0,5))^0,5, (3.22)

где f - площадь поперечного сечения трапецеидальной ванны, м²;

Н_ж - уровень жидкости в ванне, м;

ф - продолжительность слива, с;

б - коэффициент расхода (принимаем б = 0,62);

g - ускорение свободного падения.

d_сл = (8*22*(2,1)^0,5/(1800*0,62*3,14*(2*9,81)^0,5))^0,5 = 0,128 м.

г) Тепловой расчет зоны электроосаждения.

Количество теплоты, выделяющейся в процессе электроосаждения

Q = q*G_f, (3.23)

где q - количество теплоты выделяющейся в процессе электроосаждения с 1 м² поверхности изделия, q = 0,4…0,8 МДж/ч;

G_f - производительность по окрашиваемой поверхности, м²/ч.

Q = 0,67*4800 = 3216 МДж/ч.

Потери теплоты в зоне осаждения складывается из потерь на нагревание изделия Q₁ и на испарение влаги Q₂

Потери теплоты на нагревание изделия

Q₁ = G_m*c_и*?t, (3.24)

где G_m - производительность по массе изделий, кг/ч;

с_и - удельная теплоемкость изделия (для стали с_и = 0,48кДж/(кг*°С));

?t - температура нагрева изделий (принимаем ?t = 5°С).

Q₁ = 18000*0,48*5 = 43,2 МДж/ч.

Потери тепла на испарение влаги

Q₂ = g_в*F₁*r, (3.25)

где g_в - масса влаги, испаряющейся за 1 ч с 1 м² зеркала ванны (принимаем g_в = 0,18…0,22 кг/м²*ч);

F₁ - площадь зеркала ванны (F₁ = 16*2,3 = 36,8 м²);

r - теплота парообразования воды, r = 2258 кДж/кг.

Q₂ = 0,2*36,8*2258 = 16,6 МДж/ч.

Сумма потерь теплоты при эксплуатации

?Q_n = (Q₁ + Q₂)*к_з, (3.26)

где к_з - коэффициент запаса, к_з = 1,1 - 1,3.

?Q_n = (43,2 + 16,6)*1,2 = 71,8 МДж/ч.

Количество теплоты, выделяющейся в процессе электроосаждения без учета потерь теплоты при эксплуатации

Q₃ = Q - ?Q; (3.27)

Q₃ = 3216 - 71,8 = 3144,2 МДж/ч.

Расход воды на охлаждение лакокрасочного материала

G_в = Q₃/(c*?tм), (3.28)

где ?tм - разность температур воды на входе и выходе из теплообменника (принимаем ?tм = 20 - 10 °С);

с_в - удельная теплоемкость воды, с_в = 4,19 кДж/(кг*°С).

G_в = 3144,2*10^-3/(4,19*10) = 75040 кг/ч.

Расчетная поверхность теплообмена

Fм = Q₃/(к*?tм), (3.29)

где к - коэффициент теплопередачи (принимаем к = 1,17 МВт/(м²*°С)).

Fм = 3144,2/(1,17*10) = 268,7 м².

д) Расчет системы промывки.

Зона первой промывки. Для удаления с изделия избытка лакокрасочного материала и пены в зоне электроосаждения устанавливаем один контур промывки с форсунками типа ФК - 01. Для промывки используем деминерализованную воду, поступающую непосредственно из сети. Вода стекает в ванну электроосаждения. На контуре 14 форсунок (10 запасных). Производительность форсунки 0,54 м³/ч при давлении 0,1МПа

Расход воды через форсунки контура

Q_в = n*q_ф, (3.30)

где n - количество форсунок,

q_ф - производительность форсунки, м³/ч.

Q_в = 4*0,54 = 2,16 м³/ч.

Зона второй промывки. Для подачи ультрафильтрата устанавливаем десять контуров, в каждом по 16 насадков типа НП - 01 производительностью 0,42 м³/ч при давлении 0,07 МПа. Общий расход ультрафильтрата рассчитываем по формуле (3.30)

Q_уф = 0,42*10*16 = 67,2 м³/ч.

Зона третьей промывки.

Для подачи воды устанавливаем десять контуров, в каждом по 16 насадков типа НП - 01 производительностью 0,42 м³/ч при давлении 0,07 МПа.

Общий расход воды рассчитываем по формуле (3.30)

Q_в = 0,42*10*16 = 67,2 м³/ч.

Определим расход свежей воды из расчета 8 л на 1 м² окрашиваемой поверхности (с учетом заданной производительности G_F = 4800 м²/ч ):

Q_св.в. = 4800*0,008 = 38,4 м³/ч.

3.2 Расчет конвективной сушильной установки для сушки первого слоя грунта [7]

а) Определение размеров сушильной камеры.

Ширина транспортного проема

b₁ = b + 2*b₂, (3.31)

где b - ширина изделия, b = 1,62 м;

b₂ - зазор по ширине между изделием и проемом, b₂ = 0,15 м [1].

b₁ = 1,68 + 2*0,15 = 1,98 м ? 2 м.

Высота транспортного проема

h₁ = h + 2*h₂, (3.32)

где h - ширина изделия, h = 1,42 м;

h₂ - зазор по высоте между изделием и проемом, h₂ = 0,1 м [1].

h₁ = 1,42 + 2*0,1 = 1,62 м ? 1,7 м.

Ширина камеры (с учетом размещения воздуховодов)

В = b + b_воз, (3.33)

где b_воз - зазор по ширине между изделием и стенкой установки равный 0,7 м в соответствии с ГОСТ 23093-78.

В = 1,68 + 2*0,7 = 3,08 м ? 3,1 м.

Длина камеры

L = ф*х + 2*L_T, (3.34)

где ф - время сушки, ф = 30 мин;

х - скорость конвейера, х = 1,2 м/мин;

L_Т - длина тамбура, L_Т = 1,5м.

L = 1,2*30 +2*1,5 = 39 м.

Высота камеры

Н = h + 0,8 + 1,32; (3.35)

Н = 1,42 + 0,8 + 1,32 = 3,54 м ? 3,6м.

Размеры проема в месте прохождения конвейера с учетом размеров каретки

b_з = 0,3 м; h_з = 0,4 м.

Площадь транспортного проема

F_пр = b₁*h₁ + (b₁ + b_з)/2*(1,32 - h₂ - h_з) + b_з*b_з; (3.36)

F_пр = 2*1,7 + (2 + 0,3)/2*(1,32 - 0,1 - 0,4) + 0,3*0,4 = 4,7 м².

Поверхность стен сушильной камеры

F₁ = 2*(L + B)*H - 2*F_пр; (3.37)

F₁ = 2*(39 +3,1)*3,6 - 2*4,7 = 294 м².

Поверхность потолка и пола сушильной камеры

F₂ = 2*L*B; (3.38)

F₂ = 2*39*3,1 = 242 м².

Поверхность наружных воздуховодов

F₃ = 2*L; (3.39)

F₃ = 2*39 = 78 м².

б) Расход теплоты в сушильной камере.

Тепловые потери через внешние ограждения камеры

W₁ = (F₁*k₁ + F₂*k₂ + F₃*k₃)*(t_c - t_н), (3.40)

где t_с - температура сушки, t_с = 180 °С;

t_н - температура воздуха в цехе, t_н = 15°С.

В качестве теплоизоляции выбираем минеральную вату (слой толщиной 0,08 м). Тогда коэффициенты теплопередачи [1, с. 217], кДж/(м²*ч*°С)

k₁ = k₂ = 3,73; k₃ = 7,54.

W₁ = (294*3,73 + 242*3,73 + 78*7,54)*(180 - 15) = 294489 кДж/ч.

Расход тепла на нагрев изделий и транспорта

W₂ = G_изд*с_изд*(t_2изд - t_н) + G_тр*с_тр*(t_2тр - t_н), (3.41)

где G_изд - производительность установки по массе изделий, G_изд=18000 кг/ч; с_изд, с_тр - удельная теплоемкость изделий и транспорта, с_изд = с_тр = 0,48 кДж/(кг*°С); G_тр - производительность установки по массе транспортных средств, G_тр = 3800 кг/ч; t_2изд и t_2тр - соответственно, температура изделия и транспорта на выходе из сушильной камеры.

Значения t_2изд и t_2тр рассчитываем по формуле (3.42)

ф = S*с*c_изд/(k*б)*2,3*lg[(t_c - t_н)/(t_c - t₂)] , (3.42)

где S - толщина нагреваемого изделия, м;

с - плотность нагреваемого изделия, с = 7800 кг/м³;

k - коэффициент формы, k = 1;

б - коэффициент теплоотдачи от воздуха к изделию, (принимаем б = 29,3 кДж/(м²*ч*°С)) [1, с. 217];

t₂ - температура изделия при выходе изделия из камеры, °С.

Учитывая, что S_изд = 0,0014 м; S_тр = 0,005 м, тогда

0,5 = 0,0014*7800*0,48/(1*29,3)*2,3*lg[(180 - 15)/(180 - t_2изд)];

0,5 = 0,005*7800*0,48/(1*29,3)*2,3*lg[(180 - 15)/(180 - t_2тр)].

Решая эти уравнения, получим

t_2изд = 170 °C и t_2тр = 105°С.

W₂ = 18000*0,48*(170 - 15) + 3800*0,48*(105 - 15) = 1503360 кДж/ч.

Расход теплоты на нагрев и испарение воды с изделий

W₃ = G_в*[c_в*(t_c - t_н) + r], (3.43)

где G_в - масса воды, поступающая с изделиями в камеру, кг/ч;

r - теплота испарения воды, r = 2400 кДж/кг [2, с.516].

G_в = G_уд*F_изд, (3.44)

где G_уд - масса воды на 1 м² поверхности изделия (в зависимости от группы сложности изделия принимают G_уд = 0,05…0,15), кг/м²;

F_изд - производительность установки по обрабатываемой поверхности изделий, F_изд = 4800 м²/ч.

G_в = 0,1*4800 = 480 кг/ч.

W₃ = 480[4,19*(180 - 15) + 2400] = 1483848 кДж/ч.

Расход теплоты на нагрев свежего воздуха

W₄ = G_воз*с_воз*(t_c - t_н), (3.45)

где G_воз - масса воздуха, врывающегося через открытый проем в сушильную камеру, кг/ч;

с_воз - удельная теплоемкость воздуха, с_воз = 1 кДж/(кг*°С).

Масса воздуха, врывающегося через открытые проемы G_воз, при наличии воздушных завес, если принято, что G_зав/G_воз = 1 (где G_воз = G_зав - масса воздуха подаваемого на воздушную завесу) рассчитывается по формуле (3.46) [1, с. 235]

G_воз = G_зав = 2/3*3600*м*b₁*h_нл*(2*g*h_нл*(с_н - с_вн)*с_см)^0,5, (3.46)

где м - коэффициент расхода воздуха через проем при наличии завесы;

h_нл - расстояние от нейтральной линии до низа проема, м;

с_н, с_вн, с_см - соответственно плотность воздуха в цехе, в установке и проеме, кг/м³.

Коэффициент м зависит от типа завесы (односторонняя или двухсторонняя), а так же от соотношения G_зав/G_воз и F_щ/F_пр (где F_щ - площадь щели завесы, через которую выходит воздух, м²) и угла выхода струи завесы к плоскости проема.

Для расчета принимаем: размеры щели воздушной завесы 2,42 x 0,015 м (завесу устанавливаем по всей высоте проема с двух сторон); угол выхода струи завесы к плоскости проема б = 45°; температура смеси в проеме 75 °С. Тогда плотность воздуха будет равна, кг/м³ с_н = 1,226; с_вн = 0,946; с_см = 1,013 [2, с.10].

F_щ/F_пр = 2*bм/bммм м, (3.47)

где bм - ширина щели, м;

bм м - приведенная ширина проема, м.

bмм м = F_пр/h_пр, (3.48)

где h_пр - суммарная высота проема, м.

h_пр = 1,32 + h + h₂; (3.49)

h_пр = 1,32 + 2,42 + 0,1 = 3,84 м.

bмм м = 4,7/3,84 = 1,22 м.

F_щ/F_пр = 2*0,015/1,22 = 1/40,6.

Расстояние от нейтральной линии до низа проема

h_нл = F_пр/2*b₁; (3.50)

h_нл = 4,7/2*2 = 1,8 м.

С учетом вышеуказанных условий получаем м = 0,160 [4, с.40].

G_воз = G_зав = 2/3*3600*0,160*2*1,18*(2*9,81*1,18*(1,226 - 0,946)*1,013)^0,5 = 2322 кг/ч.

Расход воздуха через два проема

Gм_воз = 2*G_воз = 2*2322 = 4644 кг/ч.

Объемный расход воздуха через два проема

V_воз = Gм_воз/с_воз, (3.51)

где с_воз - плотность воздуха, с_воз = 1,226 кг/м³.

V_воз = 4644/1,226 = 3788 м³/ч.

W₄ = 4644*1,0*(180 - 15) = 766260 кДж/ч.

Общий расход теплоты

?W = (W₁ + W₂ + W₃ + W₄)*k_з, (3.52)

где k_з - коэффициент запаса, k_з = 1,2 [1, с. 218].

?W = (294489 + 1503360 + 1483848 + 766260)*1,2 = 4857549 кДж/ч.

в) Расчет горения топлива.

Теоретический объем продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газа

V_ог = 1,14*Q^н_р/(4,19*1000) + 0,25, (3.53)

где Q^н_р - теплота сгорания газа, Q^н_р = 35200 кДж/м³.

V_ог = 1,14*35200/(4,19*1000) + 0,25 = 9,83 м³/м³.

Теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 м³ газа

V_ов = 1,09*Q^н_р/(4,19*1000) - 0,25; (3.54)

V_ов = 1,09*35200/(4,19*1000) - 0,25 = 8,9 м³/м³.

Действительный объем воздуха, подаваемый для сжигания 1 м³ газа

V_в = б* V_ов, (3.55)

где б - коэффициент избытка воздуха, б = 1,05…1,15 [1, с. 220].

V_в = 1,15*8,9 = 10,2 м³/м³.

Действительный объем продуктов сгорания

V_г = V_ог + (б - 1)*V_ов; (3.56)

V_г = 9,83 + (1,15 - 1)*8,9 = 11,17 м³/м³.

Удельная энтальпия продуктов сгорания

I_пс = (Q^н_р*з)/V_г, (3.57)

где з - КПД топки, з = 0,8.

I_пс = 35200*0,8/11,17 = 2521 кДж/м³.

Количество воздуха, необходимое для разбавления 1 м³ дымовых газов до температуры сушильного агента (принимаем температуру сушильного агента t_са = 400 °С)

X = (I_пс - I_пг)/(I_в - 1,3*t_н), (3.58)

где I_пг, I_в - соответственно энтальпия продуктов горения и воздуха, при t_са = 400 °С, кДж/м³.

X = (2521 - 564)/(535,9 - 1,3*15) = 3,8 м³/м³.

Расход воздуха на разбавление дымовых газов, получаемых при сгорании 1м³ газа

V_см = V_г*Х; (3.59)

V_см = 11,17*3,8 = 42,5 м³/м³.

Количество воздуха, идущее на горение и разбавление дымовых газов

V_б = V_в + V_см; (3.60)

V_б = 10,2 + 42,5 = 52,7 м³/м³.

г) Подбор вентиляторов, топки и горелок.

Объем свежего сушильного агента, поступающего из топки

V_са = ?W/(I_са - I_ух), (3.61)

где I_са - энтальпия сушильного агента (принимаем равной энтальпии воздуха при температуре t_са = 400 °С, кДж/м³);

I_ух - энтальпия газовоздушной смеси на выходе из сушильной камеры (при температуре сушки t_с = 180 °С), кДж/м³.

V_са = 4857549/(535,9 - 143,4) = 12376 м³/ч.

Объем продуктов сгорания газа, необходимый для ведения процесса

V_пс = V_са*( I_са - 1,3*t_н)/( I_пс - 1,3*t_н); (3.62)

V_пс = 12376*(535,9 - 1,3*15)/(2521 - 1,3*15) = 2555 м³/ч.

Объем рециркулируемой газовоздушной смеси

V_рец = V_са*(I_са - I_гс)/(I_гс - I_ух), (3.63)

где I_гс - энтальпия сушильного агента в момент смешения с рециркулируемой газовоздушной смесью (t_гс = t_с + 20…30 °С, принимаем t_гс = 200 °С, тогда I_гс = 183 кДж/м³ ).

V_рец = 12376*(535,9 - 183)/(183 - 143,4) = 110290 м³/ч.

Производительность рециркуляционного центра

V_рец.ц = (V_рец. + V_са)*(273 + t_гс)/(273 + t_н); (3.64)

V_рец.ц = (110290 + 12376)*(273 + 200)/(273 + 15) = 201462 м³/ч.

Производительность вытяжного центра

V_вц = (V_воз + V_са)*(273 + t_ух)/(273 + t_н); (3.65)

V_вц = (3788 + 12376)*(273 + 180)/(273 + 15) = 25425 м³/ч.

На сушилке устанавливаем два рециркуляционных вентилятора. Принимаем напор вентиляторов Р = 800 Па.

Выбираем рециркуляционный вентилятор Ц4 - 76 №16 со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 103000 м³/ч; Р = 800 Па; з = 0,72; щ = 60 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 103000*800*1,1/(3600*1000*0,72*0,96*0,95) = 38,3 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2-91-8 [6, с.173].

N = 40 кВт; n = 750 мин^-1.

На сушилке устанавливаем два вытяжных вентилятора, которые одновременно подают воздух на воздушные завесы. Производительность одного вентилятора

V₁ = (V_зав + V_воз + V_са)*(273 + t_ух)/((273 + t_н)*2); (3.66)

V₁ = (3788 + 3788 + 12376)*(273 + 180)/((273 + 15)*2) = 15691 м³/ч.

Принимаем напор вентиляторов Р = 800 Па.

Выбираем вентилятор Ц4-76 №8 со следующей характеристикой [6, с.152]

Q = 16000 м³/ч; Р = 800 Па; з = 0,84; щ = 100 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 16000*800*1,1/(3600*1000*0,84*0,95*0,96) = 5,1 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2-51-6 [6, с.173]

N = 5,5 кВт; n = 1000 мин^-1.

Расход газа в сушильной установке

В = V_пс/V_г; (3.67)

В = 2555/11,17 = 229 м³/ч.

Объем топки

V_т = B*Q^н_р/(4*10⁶); (3.68)

V_т = 229*35200/(4*10⁶) = 2 м³.

Принимаем к установке круглую топку

Для сжигания газа выбираем 4 горелки инжекциооные [5, с.216] с производительностью 20 - 60 м³/ч.

Расход воздуха, подаваемого в топку на горение и смешение

V_вт = V_б*B; (3.70)

V_вт = 52,7*229 = 12068 м³/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 2500 Па.

Выбираем вентилятор ЦП7-40 №6,3 со следующей характеристикой [6, с.165]

Q = 12100 м³/ч; Р = 2500 Па; з = 0,5; щ = 200 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 12100*2500*1,1/(1000*3600*0,5*0,96*0,95) = 20,3 кВт

Выбираем электродвигатель типа АО2-71-2 [6, с.173]

N = 22 кВт; n = 3000 мин^-1.

3.3 Расчет камеры охлаждения [7]

Время принудительного охлаждения изделий

ф = 60*с*m*[ln(t₀ - t_ср) - ln(t_k - t_ср)]/(F*б), (3.71)

где с - теплоемкость изделия (теплоемкость стали с = 0,48 кДж/кг);

m - масса изделия, m = 300 кг; t₀ - начальная температура изделия, t₀ = 170 °C; t_ср - температура охлаждающего воздуха на входе в камеру, t_ср = 18 °С; t_k - конечная температура изделия, t_k = 40 °C;

F - поверхность участвующая в теплообмене, F = 80 м²;

б - коэффициент теплоотдачи при принудительном охлаждении, б = 190 кДж/(м²*ч*°С).

ф = 60*0,48*300*[ln(170 - 18) - ln(40 - 18)]/(80*190) = 1 мин.

Ширина камеры охлаждения

В = b + 2*(0,15 + b₁ + 0,1), (3.72)

где b₁ - ширина воздуховодов для подачи холодного воздуха.

В = 1,68 + 2*(0,15 + 0,45 + 0,1) = 3,08 м ? 3,1 м.

Высота камеры охлаждения

Н = h + d₁ + 0,1, (3.73)

где d₁ - высота воздуховодов для подачи холодного воздуха, d₁ = 0,75 м.

Н = 1,42 + 0,75 + 0,1 = 2,27 м ? 2,3 м.

Длина камеры охлаждения

L = х*ф + l, (3.74)

где l - длина изделия, l = 4,35 м.

L = 1,2*1 + 4,35 = 5,55 м ? 5,6 м.

Производительность приточного вентилятора

V_пр = (G_изд*c + G_тр*c)*(t₀ - t_k)/(с_в*(t_ух - t_ср)), (3.75)

где t_ух - температура воздуха на выходе из камеры охлаждения, t_ух = 35 °С.

V_пр = (18000*0,48 + 3800*0,48)*(170 - 40)/(1,0*(35 - 18)) = 80019 м³/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 950 Па.

Выбираем вентилятор Ц4-76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 82000 м³/ч; Р = 950 Па; з = 0,82; щ = 60 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 82000*950*1,1/(1000*3600*0,82*0,96*0,9) = 33,5 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2-82-8 [6, с.173]

N = 40 кВт; n = 750 мин^-1.

Производительность вытяжного вентилятора

V_выт = V_пр + 2*(b + 0,3)*(h + 0,2)*W_пр*3600, (3.76)

где W_пр - скорость воздушного потока в открытых транспортных проемах W_пр = 0,3 м/с .

V_выт = 80019 + 2*(1,68 + 0,3)*(1,42 + 0,2)*0,3*3600 = 86947 м³/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 1000 Па.

Выбираем вентилятор Ц4-76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 90000 м³/ч; Р = 1000 Па; з = 0,8; щ = 60 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 90000*1000*1,1/(1000*3600*0,8*0,96*0,9) = 40,2 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2-92-8 [6, с.173]

N = 55 кВт; n = 750 мин^-1.

3.4 Расчет камеры пневматического распыления [1]

а) Определение размеров камеры и проемов.

Ширина камеры без гидрофильтра

В_к = В_и + В₁ + В₂, (3.77)

где В₁ - расстояние от изделия до воздухопромывных каналов, В₁ = 0,85 м;

В₂ - расстояние от изделия до стенки камеры (для камер с поперечным отсосом воздуха В₂ = 0,55 м).

В_к = 1,68 + 0,85 + 0,55 = 3,08 м ? 3,1 м.

Длину камеры L_к определяем из условий удобства работы в ней и принимаем равной длине гидрофильтра (2400;3400;4200 мм). L_к = 6м.

Высота камеры

Н_к = H_и + h_п, (3.78)

где h_п - расстояние от верха изделия до потолка камеры (принимаем h_п = 0,8…1,0 м).

Н_к = 1,42 + 1,0 = 2,42 м ? 2,5 м.

Из условий работы камеры принимаем ширину рабочего проема В_р.п. = 0,6 м. Высота рабочего проема

Н_р.п. = Н_и + (400…500); (3.79)

Н_р.п. = 1,42 + 0,4 = 1,82 м ? 1,85 м.

Ширина транспортного проема для ввода и вывода изделий

В_т.п. = В_и + 2*В_з, (3.80)

где В_з - расстояние между изделием и проемом по ширине, В_з = 0,15…0,2м.

В_т.п. = 1,68 + 2*0,15 = 1,98 м ? 2 м.

Высота транспортного проема

Н_т.п. = Н_и + 2*h_з, (3.81)

где h_з - расстояние между изделием и проемом по высоте, h_з = 0,1…0,2 м.

Н_т.п. = 1,42 + 2*0,15 = 1,72 м ? 1,75 м.

б) Определение объема удаляемого из камеры воздуха.

Расчетный объем (м³/ч) удаляемого из камеры воздуха для камер с поперечным отводом воздуха определяется по средним скоростям его движения в рабочем и транспортных проемах способа и состава лакокрасочного материала:

V = 3600*х*F, (3.82)

где х - скорость воздуха в проемах, м/с;

F - площадь сечения проемов.

Принимаем скорость воздуха в открытых проемах х = 1,3 м/с.

Площадь сечения открытых проемов при перекрытии их изделием на 30 %

F = 0,95*1,75*2*0,7 + 1,42*1,85 = 5 м².

V = 3600*1,3*5 = 23400 м³/ч.

По объему удаляемого воздуха выбираем гидрофильтр

Высота гидрофильтра Н_г = 2,5 м.

Ширина гидрофильтра В_г = 1 м.

Длина гидрофильтра

L_г = V/(3600*х_пр.к.*0,5*В_г*К), (3.83)

где х_пр.к. - скорость воздуха в воздухопромывном канале, х_пр.к. = 5…6,5 м/с; К - коэффициент живого сечения гидрофильтра (принимаем К = 0,9).

L_г = 23400/(3600*0,5*1*6*0,9) = 2,4 м.

в) Гидравлический расчет.

Общий объем воды, рециркулирующий по экрану и полуцилиндрам гидрофильтра, определим по количеству проходящего через него воздуха из расчета 2,5 л воды на 1 м³ удаляемого воздуха

V_в = 0,0025*V; (3.84)

V_в = 0,0025*23400 = 58,5 м³/ч.

Объем воды, рециркулирующей по экрану гидрофильтра

V_э = 3600*х_в*b*д, (3.85)

где х_в - скорость течения воды по экрану (принимаем х_в = 1 м/с);

b - ширина водяной завесы, b = L_г = 2,4 м;

д - толщина водяной завесы (принимаем д = 0,003 м).

V_э = 3600*1*2,4*0,00326 м³/ч.

Объем воды, рециркулирующей по полуцилиндрам

V_пц = V_в - V_э; (3.86)

V_пц = 58,5 - 26 = 32,5 м³/ч.

При расходе воды 58,5 м³/ч диаметр трубы 3мм м

По длине водораспределительной трубы с определенным шагом расположены патрубки диаметром 30-40 мм. Число n патрубков, подающих воду на экран

n = V_э/(3600*х_и*f), (3.87)

где х_и - скорость истечения (принимаем х_и = 1 м/с);

f - площадь сечения патрубка, м².

n = 26/(3600*1*0,00113) = 6,4.

Принимаем n = 7. Число патрубков, подающих воду к полуцилиндрам

n = V_пц/(3600* х_и*f); (3.88)

n = 32,5/(3600*1*0,00113) = 7,99.

Принимаем n = 8.

Выбираем насос ОХ6-54Г со следующей характеристикой [10, с.14]

Q = 60 м³; з = 0,8.

Выбираем электродвигатель АО-102-6м со следующей характеристикой [10, с.14]

N_н = 125 кВт; n = 1500 мин^-1.

г) Выбор вентиляционных устройств.

По объему удаляемого из камеры воздухаподбираем центробежный вентилятор Ц4 - 76 №12,5 со следующей характеристикой [6, с.154]

Q = 25000; Р = 700 Па; з = 0,8; щ = 60 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 25000*700*1,1/(3600*1000*0,8*0,96*0,95) = 7,3 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2-61-8 [6, с.173]

N = 7,5 кВт; n = 750 мин^-1.

д) Выбор краскораспылительной аппаратуры.

По каталогам в соответствии с необходимой производительностью камеры выбираем краскораспылительную аппаратуру:

- Ручные пневматические краскораспылители типа С-765 - 2 шт., [4, с. 4];

- Очиститель воздуха С-418А - 2 шт., [5 с. 316];

- Шланги для подачи сжатого воздуха и лакокрасочного материала - 10 м.

3.5 Расчет камеры электростатического распыления [1]

а) Выбор распылителей и дозирующих устройств.

Тип устанавливаемых в камере распылителей выбирают с учетом формы окрашиваемого изделия, производительности камеры и вида наносимого материала. Число n распылителей, устанавливаемых в камере, рассчитывают по их производительности и норме расхода краски для изделий соответствующей группы сложности:

n = S₀*N/q, (3.89)

где S₀ - площадь окрашиваемой поверхности в 1 мин, м²;

N - норма расхода материала, г/м²;

q - производительность одного распылителя г/мин.

Производительность одного распылителя

q = р*d_н*q_н, (3.90)

где d_н - диаметр распыляющего насадка, см;

q_н - удельный расход материала на 1 см коронирующей кромки в мин, г*см^-1*мин^-1.

Для нанесения грунтовки ЭП-0270 при общей производительности камеры 1200 м²/ч выбираем электромеханический распылитель с грибковой коронирующей насадкой (q_н = 2 г*см^-1*мин^-1), d_н = 10 см.

q = 3,14*10*2 = 62,8 г/мин.

n = 20*33,3/62,8 = 10,6.

Принимаем n = 12.

Для питания двенадцати распылителей необходимы четыре дозирующие установки типа ДХК.

б) Определение размеров камеры

Ширина камеры

В_к = В_и + 2*В + 2*l_р + 2*В_п, (3.91)

где В - расстояние между изделием и коронирующим насадком, В = 0,25…0,3 м;

l_р - длина части распылителя, находящейся под высоким напряжением,