Нанесение способом электроосаждения

Q25 − испаритель после промывки водой;

Q26 – деминерализованная вода;

Q27 − сток после промывки деминерализованной водой;

Q28 − испаритель после промывки деминерализованной водой;

Q29 – водорастворимая краска;

Q30 – остаток водорастворимой краски;

Q31 − испаритель после грунтования в ванне катафореза;

Q32 – поток ультрофильтрата;

Q33 – остаток ультрофильтрата;

Q34 – испаритель после обработки ультрафильтратом;

Q35 – горячий воздух;

Q36 – отходящие газы;

Q37 – изделие после сушки;

Q38 – смесь воздуха с порошком;

Q39 – отходящий воздух;

Q40 – изделие после нанесения порошка;

Q41 – окрашенное изделие

 

Таблица 3.1 – Нормы расхода сырья и материалов на 1 м² поверхности изделия

Наименование вещества и материала	Норма расхода
Водоразбавляемая краска Powercron	0.0921 кг
Раствор обезжиривателя РИДОЛИН	0.0045 кг
Раствор обезжиривателя РИДОЛИН	0.0045 кг
Активатор Фиксодин	0.0016 кг
Препарат фосф.Гранодин	0.0190 кг
Промывочная вода	1.6666 кг
Промывочная вода	1.6666 кг
Дем. вода	4.7604 кг
Ультрафильтрат	2.8562 кг

Аппарат 1а: входящие потоки – Q1, Q2; выходящие потоки – Q3, Q4. Поток Q1 содержит жировые отложения, которые удаляются с поверхности изделия с помощью потока Q2 (при первом обезжиривании удаляется 50 % жиров, что составляет 70 % от потока Q2, т. е. 0.045∙0.7 = 0.0315 кг/м²) и переходят в поток Q3 (т.е. поток Q2 (табл. 3.1)+0.0315 = 0.045 +0.0315 = 0.0765 кг/м²). Аналогичным образом осуществляем расчёт аппарата 1б. Поток Q7 – представляет собой изделие без жировых отложений, содержащее 5 % обезжиривателя поверхности, что составит 0.045∙0.05 = 0.00225 кг/м².

Аппарат 1в-г: осуществляется удаление остатков обезжиривателя (0.00225 кг/м²) поверхности промывочной водой (потоки Q8 и Q11), в результате которого образуются сточные воды, содержащие промывочную воду и остатки обезжиривателя (потоки Q9 и Q12). Поток Q12 представляет собой сток холодной воды после промывки, за вычетом 15% (1.6666∙0.15 = 0.24999 кг/м²) воды, которая остаётся на изделии.

Поток Q14 это раствор активатора. После прохождения стадии активирования на детали остается 5 % активатора (0,05∙0,0016=0,00008 кг/ м²).После прохождения стадии фосфотирования на детали остается 10 % (0,1*0,019=0,0019 кг/ м²) препарата фосфатирования Гринодина.

Аппарат 1ж-з: осуществляется удаление остатков фосфатирования и активирования (0.00008+0,0019=0,00198 кг/м²) поверхности промывочной водой (потоки Q20 и Q23), в результате которого образуются сточные воды, содержащие промывочную воду и остатки (потоки Q21 и Q24). Поток Q21 и Q24 представляет собой сток холодной воды после промывки, за вычетом 15 % (1.6666∙0.15 = 0.24999 кг) воды, которая остаётся на изделии.

Далее идет промывка деминерализованной водой. На поверхности  остается 10 % дем. воды (0,1*4,7604=0,47604 кг/ м²), которая в последствии испаряется горячим воздухом.

После катафорезной ванны на поверхности остается пленка толщиной 18 мкм. Расход водоразбавляемой краски составляет Q31=0,091кг/ м².

Поток Q32 смывает остатки краски 2%  (Q33=0,02*0,091+2,8562=2,85802 кг/ м²).

Поток Q38 – это смесь воздуха с порошком (согласно табл.3.1 норма расхода порошка 0.145 кг/м², норма расхода сжатого воздуха 15 кг/м², следовательно, поток Q38 = 0.145+15 = 15.145 кг/м²). Поток Q39 представляет собой воздух, входящий в смесь с порошковой краской и равен 15 кг. Поток Q40 представляет собой изделие с нанесённым порошком, поступающее в печь 4.

Процесс сушки осуществляется горячим воздухом (поток Q35).

3.2 Расчёт теплового баланса

Цель  расчёта – определить количество тепла, необходимого для получения  грунтовочного слоя в печи отверждения.

Расход  тепла определяется по формуле:

 

                                                  Q = (Q₁ + Q₂ +Q₃ +Q₄) • k ,                                                     (3.1)

 

где Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, – расходы тепла соответственно на нагрев камеры, нагрев изделий и транспорта, лакокрасочного материала, свежего воздуха, ккал/ч;

       k – коэффициент запаса.

Расход тепла, необходимого для  нагрева камеры, определяют по формуле:

                          Q₁ = (F₁ • k₁ + F₂ • k₂ + F₃ • k₃ ) • (t₁ – t₂),                                                      (3.2)

 

где F₁, F₂, F₃ – поверхности внешних ограждений (стен, потолка, перекрытий), м²;

       k₁, k₂, k₃ – коэффициенты теплопередачи ограждений (стен, потолка, перекрытий), Вт/(м² • К);

       t₁ – температура воздуха в камере отверждения, К;

       t₂ – температура воздуха в цехе, К.

 

Q₁ = (116.73 • 355+ 112.5 • 355+ 31.9 • 355) • (433 – 293) = 12978,2 кДж/ч.

 

Расход  тепла на нагрев изделий и транспорта определяется по формуле:

 

                      Q₂ = G_изд • с_изд • (t_2изд – t_1изд) + G_тр • с_тр • (t_2тр – t_1тр),                                         (3.3)

 

где G_изд, G_тр – производительность камеры отверждения по массе и транспорта, кг/ч;

       t_2изд , t_1изд – температура изделий в камере и на входе в неё, К;

       с_изд, с_тр – теплоёмкость изделия и транспорта, кДж/(кг • К);

       t_2тр , t_1тр – температура транспорта в камере и на входе в неё, К.

 

Q₂ = 54 • 0,5 • (433 - 293) + 65 • 0,5 • (433 - 293) = 8330 кДж/ч.

 

Расход  тепла на нагрев лакокрасочного материала  определяется по формуле:

 

                                                   Q₃ = G_л • с_л • (t_2л – t_1л),                                                           (3.4)

 

где G_л – расход ЛКМ, кг/ч;

       с_л – теплоёмкость ЛКМ, кДж/(кг • К);

       t_2л, t_1л – температура ЛКМ после и до прохождения камеры, К.

 

Q₃ = 15.95 • 1.8 • (433– 293) = 4019,4 кДж/ч.

 

Расход тепла на нагрев свежего  воздуха определяется по формуле:

                                                Q₄ = G_в • с_в • (t_2в – t_1в),                                                              (3.5)

 

где G_в – расход воздуха, поступающего в камеру, кг/ч;

       с_в – теплоёмкость воздуха, кДж/(кг • К);

       t_2в, t_1в – температура воздуха после и до прохождения камеры, К.

 

Q₄ = 40 • 1,002• (433 – 293) = 5633,6 кДж/ч.

 

Подставим все значения Q₁, Q₂, Q₃, Q₄ в формулу (3.1);

 

Q = (12978,2 + 8330 + 4019,4 + 5633,6) • 1.05 = 32509,26 кДж/ч.

 

 4 Расчет основного оборудования

Окрашиваемым изделием является проволочно-трубчатый  испаритель.

Таблица 4.1 - Исходные данные

 

Наименование показателей	Норма
Тип конвейера	Подвесной непрерывного действия
скорость, м/мин	3
шаг, мм: – цепи – подвески изделий	80 800
Габаритные размеры окрашиваемых изделий, мм: – ширина – высота – глубина	400 600 10
Производительность установки: –по окрашиваемой поверхности, м2/ч – по массе изделий, кг/ч	400 6800
Лакокрасочный материал	Powercron 655
Рабочая концентрация ванны (по сухому остатку),%	10-12
Удельная электропроводность рабочего  раствора ванны, мкСм/см	1·103-1,5·103
рН рабочего раствора ванны	5,8-6
Рабочая температура, °С	30-32
Напряжение осаждения, В	170-300
Продолжительность осаждения, с	120
Плотность тока осаждения, А/м2	50
Продолжительность промывки, с	40

 

4.1 Определение габаритных размеров установки

Длина установки  L_уст (в м) определяется по формуле 3.1:

 

                                         L_уст  = L_ос  + L_ст  + 2L_т  + 2L_пр,                                                           (4.1)

 

 

 

 

 

 

где L_ос – длина ванны электроосаждения;

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

       L_т – длина входного и выходного тамбуров (принимаем 1м);

       L_пр – длина зон промывок водой.

 

Длина ванны электроосаждения L_ос (при транспортировании изделий подвесным конвейером непрерывного действия) вычисляется как сумма длин  горизонтальных проекций перегибов конвейера (2L₁), длины прямого участка (L_{прям.уч}) и длины двух карманов (2ℓ_карм) по формуле 4.2:

 

                                             L_ос = 2L₁ + L_{прям .уч} + 2ℓ_карм ,                                                       (4.2)

 

Значение  L₁  (в мм)  определяется по формуле 4.3:

 

                                            L₁  = ( L–ℓ )∙2 + ( Н₁ – 2∙Н ) / tgα ,                                               (4.3)

 

где   Н₁ – разница высот монорельса конвейера при спуске изделия в ванну электроосаждения (расчет см. ниже);

        L,ℓ,Н, α  – определяют по [6] с. 148, табл.2.7.                                                                                                              

Учитывая, что шаг цепи конвейера 80 мм, угол перегиба α=30º, по таблице определяем L=1467 мм, ℓ= 250 мм, Н= 393 мм.

Подставив значения в формулу (4.3), получим:

 

L₁ = (1467 – 250) ∙2 + (1100– 2∙393) / tg30° = 2977,86 мм (принимаем 3 м).

 

Длина прямого участка L_{прям.уч} вычисляется как произведение продолжительности электроосаждения на скорость конвейера:

 

L_{прям .уч} = 3 ∙ 2 = 6 м.

 

Длина кармана  выбирается из расчета, чтобы  объем двух карманов равнялся 1/10 объема ванны электроосаждения (ℓ_карм = 1 м).

Длина ванны электроосаждения L_ос равна:

L_ос = 2·3 + 6+ 2·1=14 м.

 

Длина зон промывки ультрофильтратом L_пр складывается из длин двух стоков (длина одного стока принимается 1,5 м) и непосредственно длины зоны облива, равной произведению скорости конвейера на продолжительность облива (40-50 с).

 

L_пр = 2∙1,5 +3∙0,66 = 4,98 м (принимаем 5 м).

 

Длина установки L_уст ( м) определяется по формуле (4.1):

   

L_уст  = 14  + 1 + 2∙1 +2∙5=27 м.

 

Высота  ванны осаждения определяется по формуле:

 

                                                            Н_в=Н_изд +2∙h,                                                                (4.4)

 

где  Н_изд – высота изделия, м;

        h – расстояние от низа (верха) изделия до днища (верха) ванны (принимается 0,3м).

Подставив значения в формулу (4.4), получаем:

 

Н_в =0,6+2∙0,3= 1,2 м.

 

Полная  высота ванны осаждения с учетом установки ее на отметке 0,5 м  от пола подсчитывается по формуле:

 

                                                        Н_в.п=Н_в +0,5 м,                                                                (4.5)

 

Подставив значения в формулу (4.5), получаем:

 

Н_в.п =1,2+0,5= 1,7 м.

 

Определение отметки   монорельса  при   нижнем  положении   изделия:

 

                                                          Н_мон.н=Н_изд +h_н+ h_подв,                                                     (4.6)

 

где  h_н – расстояние от уровня пола до изделия (принимаем 0,8 м по [6]);

       h_подв – расстояние от верха изделия до монорельса (принимаем 1 м по [7]).

Подставив значения в формулу (4.6), получаем:

 

Н_мон.н = 0,6+0,8+1,0= 2,4 м.

 

Определение отметки   монорельса  при   верхнем  положении   изделия и зазоре равном  0,2 м:

 

                                                Н_мон.в = Н_в.п + Н_изд +h_подв,+ 0,2.                                                (4.7)

 

Подставив значения в формулу (4.7), получаем:

 

Н_мон.в =1,7+0,6+1,0+0,2=3,5 м.

 

Разница высот монорельса:

                                                          Н₁=Н_мон.в─Н_мон.н ,                                                          (4.8)

 

Подставив значения в формулу (4.8), получаем:

 

Н₁ = 3,5 - 2,4=1,1 м.

 

Ширина  установки В (в м) определяется по формуле (4.9):

 

                                                               В=В_ос+В₁,                                                                   (4.9)

 

где  В_ос– ширина ванны осаждения, м;

        В₁– расстояние от ванны до внутренней стенки корпуса установки (для удобства обслуживания ванны принимается не менее 1м).

Ширина  ванны осаждения определяется по формуле (4.10), [6]:

 

                                                                В_ос=В_изд+2b,                                                             (4.10)