Реконструкция участка нанесения никелевого покрытия гальванического цеха

Суммарное гидравлическое давление на боковые стенки аппарата определяется по формуле:

, (3.29)

где с - плотность раствора, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Н - высота столба жидкости, м;

F_б - площадь боковой стенки, м².

Суммарное гидравлическое давление на днище определяется по формуле:

, (3.30)

где F_д - площадь днища, м².

Толщина дна определяется из условия максимально допустимого напряжения:

, (3.31)

где Р - величина удельного давления, Н/м²;

а - длина ванны, м;

К - коэффициент равный отношению ширины ванны к длине ванны (а / в);

у_мак - максимально допустимое напряжение (18-30) МПа.

Величина удельного давления рассчитывается по формуле (3.26):

(3.32)

Величину прогиба днища f_max, мм,

f_max = ,

где Е - модуль Юнга, Па.

Ванна обезжиривания.

Плотность раствора - 1076 кг/м³ (из материального баланса);

Габаритные размеры ванны - 1580x640x1240мм;

Высота столба жидкости - 1,00 м;

Рассчитаем давление, действующее на днище ванны:

Рассчитаем толщину днища:

Величина перегиба днища:

f_max = = 0,00243 м

Суммарное давление на стенку составит:

Па

Рассчитаем толщину стенки:

Ванна активирования

Плотность раствора - 1060 кг/м³;

Габаритные размеры ванны - 1580x460x1240мм;

Высота столба жидкости - 1,00 м;

Рассчитаем давление действующие на днище ванны:

Рассчитаем толщину днища:

Величина перегиба днища:

f_max = = 0,00115 м

Суммарное давление на стенку составит:

Па

Рассчитаем толщину стенки:

= 0,014 м

Ванна никелирования

Плотность раствора - 1179 кг/м³;

Габаритные размеры ванны - 1580x460x1240 мм

Высота столба жидкости - 0,6 м;

Рассчитаем давление действующие на днище ванны:

Рассчитаем толщину днища:

Величина перегиба днища:

f_max = = 0,00213 м

Суммарное давление на стенку составит:

Па

Рассчитаем толщину стенки:

= 0,0085 м,

Для компенсации возможного прогиба увеличиваем толщину полипропиленового листа до 12 мм и предусматриваем дополнительную обвязку ребрами жесткости.

3.2.2 Тепловой расчет

Тепловой расчет ванны электрохимического обезжиривания.

Количество теплоты, необходимой на разогрев.

Количество теплоты, необходимой для разогрева раствора до рабочей температуры, определяем по формуле:

Q_раз ^р-ра = С•m_эл-та•(t_кон-t_нач), (3.33)

где С - удельная теплоёмкость электролита, кДж/(кг•К);

m_эл-та - масса электролита, кг;

t_нач, t_кон - начальная и конечная температуры корпуса (соответственно 18 С⁰ и 35 С⁰).

Удельная теплоёмкость электролита находится по следующей формуле:

Либо же берутся экспериментальные данные (так, для электролита обезжиривания удельная теплоёмкость принимается равной 4,187).

Q_раз ^р-ра=4,187•1100•(35-18) = 34165,92 кДж.

Количество теплоты, необходимой для разогрева корпуса ванны, определяется по формуле:

Q_раз ^КОРП= С•m_корп•(t_кон-t_нач), (3.34)

где С - удельная теплоёмкость полипропилена, 1,93 кДж/(кг•К); ,

m_корп. - масса корпуса ванны, кг;

t_нач, t_кон - начальная и конечная температуры электролита(соответственно 18 С⁰ и 35 С⁰).

Материал ванны - полипропилен, толщина - 12 мм, плотность полипропилена - 910 кг/м³.

m_корп = F?д·с+ F_дн?д_дн·с_дн (3.35)

где д-толщина стенки(изоляции),мм

с-плотность материала стенки(изоляции),

F_ст- поверхность стенок и дна ванны,

m_корп.= 4,04·0,012•910 = 44,12 кг.

Q_раз ^КОРП = 1,93•44,12•(35-18) = 1447,58 кДж.

Количество теплоты, необходимое для покрытия потерь тепла открытым зеркалом ванны, состоит из потерь на испарение воды и потерь за счет конвекции и излучения:

Q_раз ^ЗЕРК = Q_Н2О^исп + (3.36)

Найдем потери тепла за счет конвекции и излучения по формуле:

, (3.37)

где общий коэффициент теплоотдачи,(10Вт/м²•С);

S-площадь зеркала раствора, м²;

разности температуры раствора и окружающей среды.

Вт (489,6 кДж)

Найдем потери тепла за счет испарения воды:

Q_Н2О^исп = m^исп_вода·R (3.38)

где m^исп_вода - масса испарившейся воды (при средней температуре 27,5 ⁰С, 0,734 кг)

R - удельная теплота парообразования.

Q_Н2О^исп = 0,734 · 2431,25 = 1784,54 кДж

Количество теплоты, необходимой для покрытия потерь через стенки ванны, определяется по формуле:

Q_раз ^СТЕН=F₁•g₁, (3.39)

где F₁ - поверхность стенок и дна ванны, м²;

g₁ - потери теплоты с 1 м² поверхности стенки и дна ванны, 690,5 кДж/(м²•ч).

Q_раз ^СТЕН=4,04•690,5•0,5= 1394,81 кДж.

Определим общее количество теплоты, необходимое на разогрев:

Q_раз = 34165,92 + 1447,58 + 489,6 + 1784,54 + 1394,81 = 39282,45 кДж

Определим мощность нагревателей для разогрева ванны по формуле:

N = Q_раз/ · (3.40)

где Q_раз - количество теплоты, необходимой для разогрева ванны, кДж;

- время нагрева,с;

- КПД (не выше 0,95).

N = 39282,45 / 1800 · 0,95 = 22,97 кВт

Количество теплоты, затраченной в рабочий период.

Статьи прихода.

Количество теплоты, выделившейся при прохождении электрического тока через раствор:

Q_Дж= 3,6•I•ф•(U ? ?E_T•Вт )·К, (3.41)

Тепловое напряжение разложения:

Е_т = - ?Н/z•F, (3.42)

где ?Н - изменение энтальпии по реакции, кДж/моль;

z - число электронов, участвующих в реакции;

F - число Фарадея, Кл/моль.

Процессы, протекающие в ванне:

2H₂O = 2H₂ + O₂ ВТ = 100%

Изменение энтальпии для реакции равно:

?Н₂₉₈ = 2^.?Н- ?Н - 2^.?Н

?Н₂₉₈ = = - 572,0 кДж

Далее определяется тепловое напряжение разложения:

E = = 1,482 В.

Количество Джоулевой теплоты:

Q_дж = 3,6 · 300 ^. 4,228· 5·1,5 · (8,237- 1,482· 1)/60 = 3855,62 кДж/ч.

Найдем изменение температуры в результате протекания процесса

?t = Q_Дж / (C · m), (3.42)

Где C - теплоемкость раствора, кДж/кг·К;

m - масса раствора (из мат.баланса), кг.

?t = ⁰С

Статьи расхода.

Найдем количество теплоты, расходуемое на детали и технологические спутники:

Q_дет= С_дет•m_дет•?t·К (3.43)

Q_подв= С_подв•m_подв•?t·К (3.44)

где С - удельная теплоёмкость материала деталей и подвески, кДж/(кг•К);

m- масса деталей и подвески (исходя из расчета линии), кг;

К - коэффициент загрузки

m_подв = с·V = 910·0,0119 = 10,829 кг

m_дет = 39,71 кг

Q_дет= 0,46•39,71•17·5 = 1552,66 кДж

Q_подв= 1,93•10,829•17·5 = 1776,50 кДж

Количество теплоты, теряемой через стенки ванны, определяется по формуле:

Q^СТЕН=F?g?ф·К, (3.45)

Где F - поверхность стенок и дна ванны, м²;

g - потери теплоты с 1 м² поверхности стенки и дна ванны, кДж/(м²•ч).

Q^СТЕН=4,04•590,6·5·1,5/60= 295,93 кДж.

Найдем потери тепла за счет конвекции и излучения по формуле:

,

Где общий коэффициент теплоотдачи,(10 Вт/м²•С);

S-площадь зеркала раствора, м²;

разности температуры раствора и окружающей среды.

Вт (489,6 кДж)

Найдем потери тепла за счет испарения воды:

Q_Н2О^исп = m^исп_вода·R

где m^исп_вода - масса испарившейся воды

R - удельная теплота парообразования.

Q_Н2О^исп = 1,21 · 2403 = 2907,63 кДж

Определим мощность нагревателей по формуле:

N = Q_раз/ · (3.46)

где Q_раз - количество теплоты, необходимой для поддержания рабочей температуры в ванне, кДж;

- время работы ванны,с;

- КПД (не выше 0,95).

N = 2593,07 / 3600 · 0,95 = 0,758 кВт

Выбираем 2 трубчатых химстойких ТЭНа фирмы OOO «МП РАДИН» номинальной мощностью 12 кВт. Напряжение питания - 220/380 В.

Тепловой расчет ванны никелирования.

Электролит никелирования работает в интервале температур от +50 до +55⁰С, поэтому предварительный нагрев в начале смены нужен.

Количество теплоты, необходимой для разогрева раствора до рабочей температуры, определяем по формуле 3.33, 3.34.

Q_раз ^р-ра=4,187•1100•(35-18) = 34165,92 кДж.

m_корп.= 4,04·0,012•910 = 44,12 кг.

Q_раз ^КОРП = 1,93•44,12•(35-18) = 1447,58 кДж

Найдем потери тепла за счет конвекции и излучения по формуле (3.37)

Вт (489,6 кДж)

Найдем потери тепла за счет испарения воды по формуле (3.38):

Q_Н2О^исп = 0,734 · 2431,25 = 1784,54 кДж

Количество теплоты, необходимой для покрытия потерь через стенки ванны, определяется по формуле (3.39)

Q_раз ^СТЕН=4,04•690,5•0,5= 1394,81 кДж.

Определим общее количество теплоты, необходимое на разогрев:

Q_раз = 34165,92 + 1447,58 + 489,6 + 1784,54 + 1394,81 = 39282,45 кДж

Определим мощность нагревателей для разогрева ванны по формуле (3.40).

N = 39282,45 / 1800 · 0,95 = 22,97 кВт

Определим нагрев электролита за счет прохождения электрического тока.

Количество теплоты, выделившейся при прохождении электрического тока через раствор:

Q_Дж= 3,6•I•ф•(U ? ?E_T•Вт )·К, ( 3.41)

Процессы, протекающие в ванне:

2H₂O = 2H₂ + O₂ ВТ = 14%

?Н _р-ции= - 2·286 = - 572 кДж/моль,

Далее определяется тепловое напряжение разложения:

E_T = = 1,482 В.

Количество Джоулевой теплоты:

Q_дж = 3,6 · 150 ^. 4,228· 1,67·32,83 · (4,591 - (1,482·0,12 + 0,432·0,88))/60 = 8413,82 кДж/ч.

Найдем изменение температуры в результате протекания процесса

?t = Q_Дж / (C · m), (3.42)

Где C - теплоемкость раствора, кДж/кг·К;

m - масса раствора (из мат.баланса), кг.

?t = ⁰С

Количество теплоты, затраченной в рабочий период.

Статьи расхода.

Найдем количество теплоты, расходуемое на детали и технологические спутники:

Q_дет = 0,46•39,71•4,1·1,67 = 125,07 кДж

Q_подв = 1,93•10,829•4,1·1,67 = 143,10 кДж

Количество теплоты, теряемой через стенки ванны, определяется по формуле:

Q^СТЕН = 4,04•0·1,67·32,83/60 ? 0 кДж.

Найдем потери тепла за счет конвекции и излучения по формуле:

Вт (118,08 кДж)

Найдем потери тепла за счет испарения воды:

Q_Н2О^исп = 0,301 · 2448,2 = 736,91 кДж

Q^расх = 125,07 + 143,10 + 0 + 736,91 + 118,08 = 1123,16 кДж

Q_нагр = Q_дж - Q_расх

Q_нагр = 8413,82 - 1123,16 = 7290,66

С учетом потерь на разогрев электролита изменение температуры составит:

?t = ⁰С

За 1 час работы электролит разогреется на 4,1. За рабочий день (16 ч.) температура ванны никелирования повысится на 65,6. Температурный диапазон работы электролита составляет 50-55єС, следовательно, есть необходимость в охлаждении.

Подберем чиллер для охлаждения электролита исходя из необходимости снижения температуры на 5 ⁰С.

Выбираем чиллер Ангара GRS 150 производительностью 0,5 - 2,6 м³/ч, Общая потребляемая мощность - 3,5 кВт, размеры - 660/610/1100.

Тепловой расчет ванны горячей промывки

Количество теплоты, необходимой на разогрев.

Количество теплоты, необходимой для разогрева раствора до рабочей температуры:

Q_раз ^р-ра = 4,19 •426•(60 - 18) = 74967,48 кДж.

Количество теплоты, необходимой для разогрева корпуса ванны, определяется по формуле:

m_корп.= 3,16·0,012•910 = 34,51 кг.

Q_раз ^КОРП = 1,93•34,51•(60-18) = 2797,38 кДж.

Найдем потери тепла за счет конвекции и излучения по формуле:

Вт (1209,6 кДж)

Найдем потери тепла за счет испарения воды:

Q_Н2О^исп = 4,14 · 2380 = 9853,2 кДж

Количество теплоты, необходимой для покрытия потерь через стенки ванны, определяется по формуле:

Q_раз ^СТЕН = 3,16•1855•0,5= 4081 кДж.

Определим мощность трубчатых электронагревателей:

N = (74967,48 + 2797,38 + 1209,6 + 9853,2 + 4081)/ 1800 · 0,95 = 54,33 кВт.

Количество теплоты, затраченной в рабочий период.

Статьи расхода.

Найдем количество теплоты, расходуемое на детали и технологические спутники:

Q_дет= 0,46•39,71•42·5 = 3835,99 кДж

Q_подв= 1,93•10,829•42·5 = 4389,0 кДж

Количество теплоты, теряемой через стенки ванны, определяется по формуле:

Q^СТЕН=4,04•795·5·1/60= 267,65 кДж.

Найдем потери тепла за счет конвекции и излучения по формуле:

Вт (1209,6 кДж)

Найдем потери тепла за счет испарения воды:

Q_Н2О^исп = 0,96 · 2431,25 = 2334 кДж

Определим мощность нагревателей:

N = (3835,99 + 4389 + 267,65 + 1209,6 + 2334) / 3600 · 0,95 = 5,52 кВт

Выбираем 4 трубчатых химстойких ТЭНа номинальной мощностью 15 кВт. Напряжение питания - 220/380 В.

3.3 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

3.3.1 Подбор вентиляторов

Для уменьшения количества вредных испарений в воздухе рабочей зоны на бортах гальванических ванн, ванны травления, ванн хромитирования и ванн обезжиривания устанавливаются бортовые отсосы с горизонтальной щелью всасывания.

Объем воздуха L, м³/ч, отсасываемого от зеркала ванн, рассчитывается по формуле:

L = L₀ · K_Дt · K_т · K₁ · K₂ · K₃ · K₄, (3.44)

где L₀ - удельный объем воздуха, отсасывания от ванн, м³/ч;

K_Дt - коэффициент, учитывающий разность температур раствора и помещения;

K_т - коэффициент, учитывающий токсичность и интенсивность выделения вредных веществ;

K₁ - коэффициент, учитывающий тип отсоса;

K₂ - коэффициент, учитывающий воздушное перемешивание раствора, барботаж;

K₃ - коэффициент, учитывающий укрытие зеркала электролита плавающими телами;

K₄ - коэффициент, учитывающий укрытие зеркала электролита путем введения ПАВ.

Удельный объем отсасываемого воздуха L₀, м³/ч, рассчитывается по формуле:

L₀ = 1400 · (0,53 · + H₁)^1/3 · 0,66 · B_вн, (3.45)

где В_вн - внутренняя ширина ванны, м;

L_вн - внутренняя длина ванны, м;

Н₁ - расстояние от зеркала электролита до борта ванны, м.

Для ванн электрохимического обезжиривания и цинкования:

L₀^ЭХ = 1400 · (0,53 · + 0,3)^1/3 · 0,66 · 0,776 = 582 м³/ч;

Для ванн активации и горячей промывки:

L₀^А = 1400 · (0,53 · + 0,3)^1/3 · 0,66 · 0,686 = 509,3 м³/ч;

Рассчитаем объем воздуха.

Для ванны электрохимического обезжиривания:

L = 582· 1,27 · 1,6 · 1,0 · 1,2 · 0,75 · 0,5 = 532,18 м³/ч

Для ванны никелирования:

L = 582· 1,09 · 1,6 · 1,0 · 1,2 · 0,75 · 0,5 = 456,75 м³/ч

Для ванны активации:

L = 509,3 · 1,09 · 1,25 · 1,0 · 1,2 · 0,75 · 0,5 = 312,26 м³/ч

Для ванны горячей промывки:

L = 509,3 · 1,67 · 0,5 · 1,8 · 1,2 · 0,75 · 0,5 = 344,47 м³/ч

Общий объем воздуха, который необходимо отсасывать от гальванической линии:

?L = 532,18 + 456,75·3 + 312,26 + 344,47·2 = 3028,54 м³/ ч

Выбираем вентилятор среднего давления Ц4-70 марки 3,15. Его производительность 2300 - 4000 м³/ч. Полное давление 314 Па, КПД = 0,855, мощность 0,55 кВт, габаритные размеры 605Ч637Ч605 мм.

3.3.2 Подбор насоса

Приготовление и корректировка электролита никелирвания осуществляется в ванне на участке для приготовления растворов с последующей перекачкой в рабочую ванну с помощью насоса.

Часовой расход жидкости Q, м³/ч, рассчитывается по формуле:

Q = , (3.46)

где V - объем ванны, м³;

ф - время перекачивания электролита, с.

Q = 1,1/ 1200 = 9,2·10^-4 м³/с.

Для всасывающего и нагнетающего трубопровода принимаем одинаковую скорость течения, равную 2 м³/с.

Внутренний диаметр трубопровода d, м, определяется по формуле:

d = , (3.47)

где щ - скорость течения жидкости, м/с.

d = = 0,024 м

Выбирается стальная труба наружным диаметром 0,028 м с толщиной стенки 2 мм. Внутренний диаметр трубы d = 0,024 м. Фактическая скорость течения жидкости по трубе:

щ = 4 · Q / (р · d²) = 4 · 9,2 · 10^-4 / (3,14· 0,024² ) = 2,01 м/с

Определение потерь на трение и местные сопротивления.

Число Рейнольдса Re рассчитывается по формуле:

Re = щ · d · с / м, (3.48)

где с - плотность раствора, кг/м³;

м - вязкость раствора, Н?с/м².

Re = 2,01 · 0,016 · 1018,71/ 2,74 · 10^-3 = 11837,86

т.е. режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной Д = 2 · 10^-4м.

Относительная шероховатость рассчитывается по формуле

е = Д / d (3.49)

е = 2 · 10^-4 / 0,024 = 0,0083

Т.к. в трубопроводе имеет место смешанное трение, то расчет коэффициента трения л следует проводить по формуле:

л = 0,11 · (е + 68 / Re)^0,25 (3.50)

л = 0,11 · (0,0083 + 68 / 11837,86)^0,25 = 0,040

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений Уо

Для всасывающей линии:

о₁ - вход в трубу (принимаем с острыми краями): о₁ = 0,5;

о₂ - прямоточные вентили: о₂ = 1,04;

о₃ - отводы: коэффициент А = 1, зависит от угла, на который изменяется направление потока в отводе; коэффициент В = 0,09; о₃ = 0,09.

Уо = о₁ + 2о₂ + 4 о₃

Уо = 0,5 + 2 · 1,04 + 4 · 0,09 = 2,94.

Потерянный напор во всасывающей линии находится по формуле:

h_п.вс. = (л · + Уо) · , (3.51)

где l - длина трубопровода, м;

d_э - эквивалентный диаметр трубопровода, м;

g - скорость свободного падения, м/с.

h_п.вс. = (0,04 · + 2,94) · = 2,25 м

Для нагнетательной линии:

о₁ - отводы под углом 120є: А = 1,17; В = 0,09; о₁ = 0,105;

о₂ - отводы под углом 90є: А = 1; В = 0,09; о₂ = 0,09;

о₃ - нормальные вентили: о₃ = 8;

о₄ - выход из трубы о₄ = 1.

Уо = 2о₁ + 10о₂ + 2 о₃ + о₄

Уо = 1 · 0,105 + 3 · 0,09 + 2 · 8 + 1 = 17,375

Потерянный напор в нагнетательной линии находится:

h_п.н. = (0,04· + 17,375) · = 7,04 м

Общие потери напора:

h_п = h_п.вс. + h_п.н. = 3,12 + 7,04 = 10,16 м

Необходимый напор насоса рассчитывается по формуле:

H = + H_г + h_п, (3.52)

где Р₂ - давление в аппарате, в который подается жидкость, атм;

Р₁ - давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, атм;

Н_г - геометрическая высота подъема жидкости.

Т.к. установка работает при атмосферном давлении, то Р₂ = Р₁ = 1 атм, тогда

Н = 2 + 10,16 = 12,16 м

Полезная мощность насоса N_n, Вт, рассчитывается по формуле

N_n = с · g · Q · H (3.53)

N_n = 1018,71 · 9,81 · 4 · 10^-4 · 12,16 = 78,61 Вт.

Мощность электродвигателя N, Вт, рассчитывается по формуле

N = , (3.54)

где з_п - коэффициенты полезного действия насоса

з_пер - коэффициенты полезного действия передачи от электродвигателя к насосу. Принимаем з_п = 0,8 и з_пер = 1 для центробежного насоса.

N = = 98,23 Вт

Выбираем центробежный насос IWAKI серия « MD-F серии», максимальная производительность Q = 3·10^-3 м³/с, максимальный напор Н = 14,3 м. Насос обеспечен электродвигателем номинальной мощностью 0,2 кВт, частота вращения вала n = 60 с^-1.

3.3.3 Расчет штуцеров

Для ванн, из которых жидкости вытекают самотеком, скорость ее движения в трубопроводе может быть принята до 0,5 м/с. Для ванн, из которых жидкости перекачиваются насосом, скорость ее движения в трубопроводе может быть принята до 2,0 м/с.

Часовой расход жидкости в ванне электрохимической обработки равен 2,67·10^-4 м³/с, в ванне химической обработки - 2,37·10^-4 м³/с так как время слива 30 мин.

Внутренний диаметр штуцеров:

d₁ = , (3.55)

где щ - скорость течения жидкости, м/с.

Для ванн электрохимической обработки:

d₁ = = 0,026 м.

Принимаем наружный диаметр штуцера 30 мм, толщина стенки 3,5 мм, материал штуцера - полипропилен.

Для ванн химической обработки:

d₁ = = 0,0245 м.

Принимаем наружный диаметр штуцера 30 мм, толщина стенки 2 мм, материал штуцера - полипропилен.

3.4 Обоснование конструкционных материалов и мероприятия по защите от коррозии

Коррозия - это процесс самопроизвольного окисления (разрушения) металлов вследствии химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Коррозионная стойкость - это химическое сопротивление металлов (сплавов) коррозионной среде. Она не является физическим свойством металла, а зависит от условий окружающей среды.

Кроме коррозионной стойкости в агрессивных средах при различных температурах, обеспечивающей длительную работоспособность материала и надлежащую чистоту электролитов, конструкционные материал, используемые в гальванотехнике, должны удовлетворять таким специфическим требованиям, как надежность токоизоляции, электро- и теплопроводность, малый коэффициент трения и объемного расширения и др.

В качеестве материала корпусов ванн на данной линии предлагается использовать полипропилен.

Для подвода теплой воды в ванну теплой промывки предлагается использовать термостойкие пластиковые трубы. Воздуховоды, бортовые отсосы и воздушные магистрали выполняются из термопластов (винипласт, полиэтилен, пентапласт, фторопласт Ф-3, Ф-4) и реактопластов (полимербетоны и фаолит).

Для защиты полов и стен от разлива растворов, футеруем их кислотоупорной плиткой с использованием кислотостойкого бетона. Под слоем футеровки выполняется непроницаемый химически стойкий подслой. В качестве материала для него используется полиэтиленовая пленка высокого давления и низкой плотности марки М или С. Возможно применение в качестве гидроизолирующего слоя различных гидроизолов, изолов, бризолов, стеклорубероидов, горячего битума, битумного лака. Для защиты стен, перекрытий и колонн используем кислотостойкие грунтовки и эмали.

4. Организация и управление технологическими параметрами процесса

Для того, чтобы сократить долю ручного труда в производственном процессе и для обеспечения требуемого качества продукции разрабатываются и применяются в производстве средства автоматизации и контрольно-измерительные приборы.

С помощью автоматизации можно добиться поддержания уровня электролита в ванне, регулировать температуру процесса, контролировать рН электролита. Различные расходомеры позволяют поддерживать необходимый расход воды и реагентов. Это особенно важно в тех случаях, когда результат процесса в значительной степени зависит от соотношения компонентов в растворе.

Необходимость поддержания определённого уровня электролита в ванне может быть реализована с помощью уровнемеров. Точность поддержания уровня составляет, как правило, ± 5 мм. Причины, вызывающие изменение уровня следующие: вынос электролита с деталями, вынос электролита в бортовые отсосы и его испарение. Для контроля уровня применяют следующие методы: электроконтактный, поплавковый, ультразвуковой, высокочастотный резонансный, емкостной, гидростатический.

Регулятор температуры позволит контролировать температуру и в нужный момент изменять её до требуемой величины.

В практике регулирования температуры в гальванических линиях находят применение следующие датчики температуры: термопреобразователи сопротивления и электрические, контактные термометры, манометрические термометры. Применение того или иного вида контрольно-измерительной аппаратуры зависит от нескольких факторов. Одним из важнейших факторов является чувствительность прибора. В ряде случаев некоторые приборы по этому показателю не подходят для выполнения своего функционального назначения.

В разрабатываемой гальванической линии необходимы следующие приборы автоматики. Во всех ваннах с нагревом необходимо установить контроллеры температуры. Для ванн химической и электрохимической обработки возможно применение концентратомеров для поддержания концентраций реагентов в заданных пределах. Для ванн без переливного кармана необходимо установить уровнемеры. Это позволит отключить подачу раствора в тот момент, когда будет достигнут необходимый объём.

Для контроля расхода воды возможно применение ультразвукового расходомера. Данный расходомер объединяет в себе современную микропроцессорную технологию и ультразвуковую метрологию, что позволяет избежать любые движущиеся механические детали.

5. Сравнительная характеристика спроектированного оборудования

Автооператорная линия предназначена для осуществления процесса нанесения цинкового покрытия. Модернеизация данной линии позволит увеличить производительность линии, уменьшить себестоимость продукции, а также позволит улучшить качество покрытия.

Для уменьшения количества вредных испарений в воздухе рабочей зоны на бортах гальванических ванн с агрессивными электролитами устанавливаются двухсторонние бортовые отсосы с горизонтальной щелью всасывания.

После каждой операции предлагается использовать ванны двухкаскадной промывки, с целью уменьшения расхода воды.

Для предотвращения истирания покрытия в процессе сушки в центрифуге предлагается включить сушильную камеру в линию и осуществлять обдув горячим воздухом.

Для максимальной очистки деталей от жировых загрязнений предлагается поставить вне линии установку химического обезжиривания в органических растворителях, что также уменьшит длину линии.

Для регенерации ванны улавливания предлагается применять ПЭМ, что позволит извлекать ценный компонент - цинк, который можно вернуть в производство; для очистки промывных вод - использовать гиперфильтрацию; для регенерации раствора травления - использовать метод кристаллизации, а охлаждение проводить с помощью находящегося в цехе чиллера.

Предлагается для всех ванн (химических, электрохимических), трубопроводов, бортовых отсосов, насосов использовать такой материал как полипропилен. Он имеет ряд достоинств: высокую прочность, надежность, долговечность, прекрасную коррозионную стойкость и отличный эстетический вид, теплостойкость (до 80⁰С), возможность использования в агрессивных средах, позволяет уменьшить удельный вес металлоконструкций. Для уменьшения прогиба днища ванны ванны обвязать ребрами жесткости.

Заключение

На основании материалов производственной практики на ОАО «МЭФЗ» и изучении научно-технической литературы разработана ресурсосберегающая технология нанесения износостойкого никелевого покрытия.

Основными инженерными решениями по проекту являются: замена простого сернокислого электролита никелирования на электролит с помощью которого можно получать износостойкие покрытия никеля.

С целью снижения потерь основных компонентов и последующей очистки стоков предлагается использование финишных двухступенчатых промывок, а также внедрение локальных схем очисток используемых растворов и электролитов.

В курсовом проекте произведен расчёт материальных, тепловых и энергетических балансов; произведены расчёты локальных схем очисток.

Список использованной литературы

1. Вайнер Я. В., Дасоян М. А. Технология электрохимических покрытий. Учебник для химических техникумов. Изд. 2-е. Л., «Машиностроение», 1972, -464 с.

2. Лайнер В. И. Защитные покрытия металлов. М., «Металлургия», 1974, -559 с.

3. Справочник по гальванотехнике. Под ред. Г. К. Петрова. М., «Металлургия», 1967, -567 с.

4. Ямпольский А. М., Ильин В. А. Краткий справочник гальванотехника. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л., «Машиностроение», Ленинградское отделение. 1981, -269 с.

5. Мельников П. С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., «Машиностроение», 1991, -384 с.

6. Каталог продукции / ООО «Полипласт»- Москва: 20012. - 20 с.

7. Каталог продукции / ЗАО ««TechnaGO» » - Минск: 2010. - 32 с.

8. Каталог продукции / ООО «СпТО-Комплекс» - Москва: 2009. - 40 с.

9. Каталог продукции / Компания «ТАЙВАНЬ МЕТИЗ АЛЬЯНС»- Минск: 2012. - 27 с.

10. Каталог продукции / «Progalvano» - Минск: 2009. - 12 с.

11. Каталог продукции / ООО «ЭКО-Строй Проект»- Москва: 2009. - 13 с.

12. Каталог продукции / ОАО «АРТИ-Завод» - Минск: 2011. - 18 с.

13. Каталог продукции / Flex Kraft - Минск: 20010. - 9 с.

14. Котик Ф. И. Ускоренный контроль электролитов, растворов и расплавов. Справочник. М., «Машиностроение», 1978, -191 с.

15. Жендарева О. Г., Мухина З. С. Методы анализа гальванических ванн. - М., «Оборонгиз», 1963, -269 с.

16. Справочник. Гибкие автоматизированные гальванические линии: Справочник / Под ред. В. Л. Зубченко /. - М., «Машиностроение», 1989, -672 с.

17. Справочник по химии. Изд. 2-е, т. 3. - М.: Химия, 1964, -1008 с.

18. Оборудование цехов электрохимических покрытий. Справочник / под ред. Вячеславова. - Л.: Машиностроение, 1987, -309 с.

19. Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами.- М.: Химия, 1979.- 352 с.

20. Прикладная электрохимия: Учеб. для студентов хим.-технол. спец. вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Н.Т. Кудрявцева.- М.: Химия, 1975.- 552 с.

21. Прикладная электрохимия: Учеб. для студентов хим.-технол. спец. вузов.- 3-е изд., перераб. / Под ред. А.Л. Ротиняна.- Л.: Химия, 1974.- 536 с.

22.Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство./Под редакцией проф. Кудрявцева В.Н. - М.: Глобус, 1998.

23. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. Под ред. Дытнерского - М.: Химия, 1991.

24. Гриллихес С.Я. Полирование, травление и обезжиривание металлов.- Л.:Машиностроение, 1971. - 128 с.

25. Электроосаждение металлов и сплавов / Т.В. Елинек // Гальванотехника и обработка поверхности. - 2001. - Т. 9, № 1. - С.

26. Пат.2161185, МПК С11D 3/04. Моющее техническое средство для очистки и обезжиривания металлических поверхностей /С.Л.Дружбин, Н.И.Карапира, И.О.Кузнецов.- Заявл. 15.03.00; Опубл 27.12.02

27. Пат. 2158670, МКИ B24B31/06. Установка для виброобработки деталей / А.В. Левченко . - № 97120634/06; Заявл. 10.12.97; Опубл. 10.11.00 // Изобретения. - - 2000. - № 31.

28. Пат. 2166012, МКИ С25D17/02. Способ изготовления ванны для химической обработки деталей / А.Н. Алексеев. - № 99117615/02; Заявл. 12.08.99; Опубл. 27.04.01 // Изобретения. - 2001. - № 12

29. Установка для мойки и сушки: А.с. 2120498 СССР, МКИ⁵ C32G3/00 / Р.Т, Сафин, В.Н. Башкиров, В.Ш. Винокур, О.И. Окишев, Р.З. Шарапов; Научно-технический центр по обработке прогрессивного оборудования. -№ 95049602/2; Заявл. 07.05.96; Опубл. 20.10.98, Бюл. № 29 // Открытия.Изобретения. - 1998. - № 29.

Размещено на Allbest.ru