Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
Ярославський державний технічний університет
Кафедра хімічної технології органічних покриттів
Проектування ділянки грунтування кузова легкового автомобіля ХТОП 0934.240501.006 КР
Роботу виконав студент
групи ХТВТ-55
2009
Ярославський державний технічний університет
Кафедра хімічної технології органічних покриттів
ЗАВДАННЯ № 6
З курсового проектування
1. Тема проекту та вихідні дані
Проектування ділянки грунтування кузова легкового автомобіля при річній програмі 220000 кузовів в рік.
2. Уявити такі матеріали
2.1 Текстові
а) розрахунково-пояснювальна записка.
2.2 Графічні
а) технологічна схема
3. Рекомендована література та матеріали
а) матеріали виробничої практики
4. Дата видачі завдання "___"___________ 2009
5. Термін здачі закінченого проекту "___"___________ 2009
6. Відмітка про явку на консультацію:
1) ________________ 2) ________________ 3) ________________
4) ________________ 5) ________________ 6) ________________
Керівник проекту Завідувач кафедрою
Зміст
Введення
1.Обоснованіе вибору технологічного процесу, обладнання та матеріалів
1.1 Вибір технології нанесення першого шару грунту
1.2Вибор матеріалу для першого шару грунту
1.3 Вибір технології нанесення другого шару грунту
1.4 Вибір матеріалу для другого шару грунту
2.Технологіческіе розрахунки
2.1 Режим роботи ділянки
2.2 Розрахунок нормативів витрат матеріалів
3. Технічні розрахунки
3.1 Розрахунок установки електроосадження
3.2 Розрахунок конвективної сушильної установки для сушіння першого шару грунту
3.3 Розрахунок камери охолодження
3.4 Розрахунок камери пневматичного розпилення
3.5 Розрахунок камери електростатичного розпилення
3.6 Розрахунок конвективної сушильної установки для сушіння другого шару грунту
3.7 Розрахунок камери охолодження
4. Опис технологічного процесу
4.1 Перша стадія
4.2 Друга стадія
5. Техніка безпеки
5.1 Утилізація відходів
5.2 Техніка безпеки при роботі в камерах пневматичного розпилення
Список використаної літератури
Введення
Лакофарбові матеріали головним чином застосовуються для отримання покриттів на їх основі. Лакофарбові покриття, є основним засобом захисно-декоративної обробки машин і механізмів, промислових і побутових виробів, будівель і споруд, в більшій мірі визначають їх товарний вигляд, працездатність, конкурентну і купівельну спроможність. Широкомасштабне їх використання збільшує термін життя зазначених об'єктів, забезпечує значну економію матеріальних ресурсів.
Лакофарбові покриття виконують три основні функції: декоративну, захисну і спеціальну. У міру розвитку науки питоме значення другої та третьої функції все більше зростає.
Роль покриттів як засоби захисту матеріалів від руйнування особливо проявилася зі зростанням виробництва і споживання металів. Збитки, заподіяні корозією в різних країнах, складають значну частку національного доходу, вони, як правило, тим вище, чим більше виробляється і перебуває в експлуатації металу.
Одним з найбільш ефективних способів захисту металів від корозії є нанесення лакофарбових матеріалів на попередньо підготовлену поверхню металу.
Дія лакофарбових покриттів обумовлюється гальмуванням корозійних процесів на межі поділу метал - плівка. Це гальмування може бути пов'язано з обмеженою швидкістю надходження речовин, необхідних для розвитку корозійного процесу, підвищеним електричним опором матеріалу плівки, специфічним впливом адгезії, хімічним і електрохімічним впливом матеріалу плівки на підкладку.
Темою даного курсового проекту є проектування ділянки грунтування кузова легкового автомобіля з розмірами:
Довжина - 4350 мм ;
Ширина - 1680 мм ;
Висота - 1420 мм .
1. Обгрунтування вибору технологічного процесу, обладнання та матеріалів
1.1 Вибір технології нанесення першого шару грунту
Перший шар грунту необхідно нанести як на зовнішні, так і внутрішні порожнини кузова легкового автомобіля. Тому для нанесення першого шару грунту вибираємо метод електроосадження. У залежності від того, де відбувається нанесення лакофарбового матеріалу (на аноді або катоді), процес електроосадження може бути анодним (анофорез) або катодним (катофорез). Оскільки покриття нанесені методом катодного електроосадження володіють більш високими антикорозійними властивостями ніж покриття нанесені методом анодного електроосадження вибираємо метод катодного електроосадження.
Переваги даного методу:
1) Повна автоматизація процесу фарбування.
2) Висока рівномірність покриття по товщині.
3) Хороше фарбування виробів у важкодоступних місцях.
4) Можливість регулювання товщини покриття.
5) Відсутність втрат лакофарбового матеріалу.
6) Поліпшені санітарно-гігієнічні умови, так як застосовуються лакофарбові матеріали на водній основі.
1.2 Вибір матеріалу для першого шару грунту
а) Катофорезний грунт По-ЕП-0101 ТУ 2312-128-05011907-96
Він являє собою суспензію пігментів у розчині аддукт епоксидної смоли з затверджувачем і додаванням спеціальних компонентів. Співвідношення пігменту зі сполучною 0,45-0,60. Призначена для грунтування металевих деталей кузова легкових автомобілів, деталей вантажівок, дисків коліс, днищ та ін Добре поєднується з проміжною грунтовкою ЕП-0228, а також з верхнім покриттям на основі синтетичних плівкоутворювачів при відмінній міжшарової адгезії. Грунтовку наносять на поверхню методом холодного електроосадження. Перед застосуванням вихідний матеріал нейтралізує розведеною мурашиною кислотою і розводиться водою. Зберігати при температурі від -40 до +30 0 С, захищати від прямих сонячних людей.
Таблиця № 1.1
Технічна характеристика
б) Грунтовка По-ЕП-0196 ТУ 2312-001-00204151-99
Являє собою суспензію пігментів у розчині епоксидної смоли, модифікованої амінами, з затверджувачем, з введенням спеціальних добавок. Призначена для грунтування кузовів і деталей вантажних і легкових автомобілів методом катодного електроосадження. Володіє високими захисними властивостями в середовищі кислот, лугів і органічних розчинників, стійка до дії соляного туману, бензину, моторного масла, води, має високу проникну здатність.
Таблиця № 1.2
Технічна характеристика
в) Грунтовка По-КЧ-027 ТУ 6-10-1654-83
Являє собою суспензію пігментів в лаку КЧ-0125. Призначена для грунтування кузовів, деталей і вузлів легкових автомобілів, способом анодного електроосадження по фосфатовані поверхні.
Таблиця № 1.3
Технічна характеристика
г) Грунтовка По-КЧ-0271Е ТУ 6-21-49404743-200-94-98
Являє собою суспензію пігментів в лаку КЧ-0125. Грунтовка не містить у своєму складі сполук свинцю, хрому та інших важких металів. Призначена для грунтування кузовів, деталей і вузлів легкових автомобілів, способом анодного електроосадження по фосфатовані поверхні.
Таблиця № 1.4
Технічна характеристика
У даному курсовому проекті приймаємо грунт для катодного електроосадження По-ЕП-0101, так як у нього більш висока проникаюча здатність ніж у грунту По-ЕП-0196.
1.3 Вибір технології нанесення другого шару грунту
Другий шар грунту необхідно наносити в основному тільки на зовнішню поверхню кузова легкового автомобіля, тому вибираємо комбінацію методів пневматичного й електростатичного розпилення. Оскільки методом електростатичного розпилення неможливо нанести вторинний грунт на всю зовнішню поверхню кузова легкового автомобіля, йому має передувати пневматичне розпилення вторинного грунту на важкодоступні для автоматичної установки електростатичного розпилення місця.
Переваги методу електростатичного розпилення:
1) Низькі втрати ЛФМ - 5-10%.
2) Можлива повна автоматизація.
3) У зв'язку з тим, що вкрай низькі втрати ЛФМ не потрібні витрати на очищення повітря від ЛФМ.
Переваги методу пневматичного розпилення:
1) Універсальність. Можна наносити як рідкі, так і тверді матеріали;
2) Можливість отримання покриттів високих класів.
3) Висока продуктивність.
1.4 Вибір матеріалу для другого шару грунту
а) Грунтовка ЕП-0228 ТУ 6-10-1934-84
Являє собою суспензію пігментів і наповнювачів у розчині алкідно-меламіно-формальдегідного лаку з додаванням низькомолекулярної епоксидної смоли. Призначена для фарбування поверхні кузова і деталей автомобіля, а також для підфарбовування ділянкою кузова та інших деталей автомобіля з метою захисту від корозії під покриття синтетичними емалями. Грунтовку наносять на поверхню в два шари методом електростатичного або пневматичного розпилення. Перед застосуванням грунтовку розбавляють до робочої в'язкості розчинником Р-197 або сумішшю розріджувача Р-197 з ксилолом. При забарвленні в електрополе у виробничих умовах допускається застосування розчинника Р-83 або розріджувача РЕ-1В.
Таблиця № 1.5
Технічна характеристика
б) Грунтовка ЕП-0270 ТУ 6-21-49404743-126-2001
Являє собою суспензію пігментів і наповнювачів у розчині алкідно-меламіно-формальдегідного лаку з додаванням низькомолекулярної епоксидної смоли. Призначена для фарбування поверхні кузова і деталей автомобіля, а також для підфарбовування ділянкою кузова та інших деталей автомобіля з метою захисту від корозії під покриття синтетичними емалями. Грунтовку наносять на поверхню в два шари методом електростатичного та пневматичного розпилення. Перед застосуванням грунтовку розбавляють до робочої в'язкості сумішшю розріджувача Р-197 з ксилолом в соотношеніі1: 1.
Таблиця № 1.6
Технічна характеристика
Відмінності грунту ЕП-0270 від грунту ЕП-0228: комплексне покриття з емаллю має підвищені твердість і блиск. ЕП-0270 має хороший розлив при досить високій стійкості до стіканню з вертикальних поверхонь, технологічна при нанесенні, добре шліфується, на комплексному покритті ризики від шліфування практично не видно. Покращена стійкість до відколів комплексного покриття.
У даному курсовому проекті приймаємо грунт ЕП-0270.
2. Технологічні розрахунки [8]
2. 1 Режим роботи ділянки
Ефективний фонд робочого часу розраховується за формулою:
Т еф = (365 - В - П) * t * з * 0,95, (2.1)
де В - число вихідних днів;
П - кількість святкових днів;
с - число змін протягом доби;
t - тривалість зміни.
Т еф = (365 - 102 - 14) * 8 * 2 * 0,95 = 3785 год
Темп випуску виробів (Т у) і годинна продуктивність (П ч) установки (ділянки) розраховуються за формулами:
Т в = 60 * к * Т еф / А, (2.2)
П ч = 60 / Т в, (2.3)
де к - коефіцієнт використання устаткування, к = 0,95;
А - річна продуктивність, м 2.
Т в = 60 * 0,95 * 3785/220000 = 1мін/шт;
П ч = 60 / 1 = 60 шт / год;
Швидкість конвеєра υ визначається річною продуктивністю, ефективним фондом часу і щільністю завескі деталей на конвеєрі.
υ = m * А / (60 * к * Т еф * Р), (2.4)
де m - середній крок завескі підвісок конвеєра, м;
Р - коефіцієнт заповнення конвеєра Р = 0,8 - 0,9.
υ = 1 * 220 000 / (60 * 0,95 * 3785 * 0,85) = 1,2 м / хв.
2.2 Розрахунок нормативів витрат матеріалів
Таблиця 2.1
Витратні норми ЛФМ
Норми витрати ЛКМ розраховуються за формулою: Державна освітня установа
вищої професійної освіти
Ярославський державний технічний університет
Кафедра хімічної технології органічних покриттів
Проектування ділянки грунтування кузова легкового автомобіля ХТОП 0934.240501.006 КР
Роботу виконав студент
групи ХТВТ-55
2009
Ярославський державний технічний університет
Кафедра хімічної технології органічних покриттів
ЗАВДАННЯ № 6
З курсового проектування
1. Тема проекту та вихідні дані
Проектування ділянки грунтування кузова легкового автомобіля при річній програмі 220000 кузовів в рік.
2. Уявити такі матеріали
2.1 Текстові
а) розрахунково-пояснювальна записка.
2.2 Графічні
а) технологічна схема
3. Рекомендована література та матеріали
а) матеріали виробничої практики
4. Дата видачі завдання "___"___________ 2009
5. Термін здачі закінченого проекту "___"___________ 2009
6. Відмітка про явку на консультацію:
1) ________________ 2) ________________ 3) ________________
4) ________________ 5) ________________ 6) ________________
Керівник проекту Завідувач кафедрою
Зміст
Введення
1.Обоснованіе вибору технологічного процесу, обладнання та матеріалів
1.1 Вибір технології нанесення першого шару грунту
1.2Вибор матеріалу для першого шару грунту
1.3 Вибір технології нанесення другого шару грунту
1.4 Вибір матеріалу для другого шару грунту
2.Технологіческіе розрахунки
2.1 Режим роботи ділянки
2.2 Розрахунок нормативів витрат матеріалів
3. Технічні розрахунки
3.1 Розрахунок установки електроосадження
3.2 Розрахунок конвективної сушильної установки для сушіння першого шару грунту
3.3 Розрахунок камери охолодження
3.4 Розрахунок камери пневматичного розпилення
3.5 Розрахунок камери електростатичного розпилення
3.6 Розрахунок конвективної сушильної установки для сушіння другого шару грунту
3.7 Розрахунок камери охолодження
4. Опис технологічного процесу
4.1 Перша стадія
4.2 Друга стадія
5. Техніка безпеки
5.1 Утилізація відходів
5.2 Техніка безпеки при роботі в камерах пневматичного розпилення
Список використаної літератури
Введення
Лакофарбові матеріали головним чином застосовуються для отримання покриттів на їх основі. Лакофарбові покриття, є основним засобом захисно-декоративної обробки машин і механізмів, промислових і побутових виробів, будівель і споруд, в більшій мірі визначають їх товарний вигляд, працездатність, конкурентну і купівельну спроможність. Широкомасштабне їх використання збільшує термін життя зазначених об'єктів, забезпечує значну економію матеріальних ресурсів.
Лакофарбові покриття виконують три основні функції: декоративну, захисну і спеціальну. У міру розвитку науки питоме значення другої та третьої функції все більше зростає.
Роль покриттів як засоби захисту матеріалів від руйнування особливо проявилася зі зростанням виробництва і споживання металів. Збитки, заподіяні корозією в різних країнах, складають значну частку національного доходу, вони, як правило, тим вище, чим більше виробляється і перебуває в експлуатації металу.
Одним з найбільш ефективних способів захисту металів від корозії є нанесення лакофарбових матеріалів на попередньо підготовлену поверхню металу.
Дія лакофарбових покриттів обумовлюється гальмуванням корозійних процесів на межі поділу метал - плівка. Це гальмування може бути пов'язано з обмеженою швидкістю надходження речовин, необхідних для розвитку корозійного процесу, підвищеним електричним опором матеріалу плівки, специфічним впливом адгезії, хімічним і електрохімічним впливом матеріалу плівки на підкладку.
Темою даного курсового проекту є проектування ділянки грунтування кузова легкового автомобіля з розмірами:
Довжина -
Ширина -
Висота -
1. Обгрунтування вибору технологічного процесу, обладнання та матеріалів
1.1 Вибір технології нанесення першого шару грунту
Перший шар грунту необхідно нанести як на зовнішні, так і внутрішні порожнини кузова легкового автомобіля. Тому для нанесення першого шару грунту вибираємо метод електроосадження. У залежності від того, де відбувається нанесення лакофарбового матеріалу (на аноді або катоді), процес електроосадження може бути анодним (анофорез) або катодним (катофорез). Оскільки покриття нанесені методом катодного електроосадження володіють більш високими антикорозійними властивостями ніж покриття нанесені методом анодного електроосадження вибираємо метод катодного електроосадження.
Переваги даного методу:
1) Повна автоматизація процесу фарбування.
2) Висока рівномірність покриття по товщині.
3) Хороше фарбування виробів у важкодоступних місцях.
4) Можливість регулювання товщини покриття.
5) Відсутність втрат лакофарбового матеріалу.
6) Поліпшені санітарно-гігієнічні умови, так як застосовуються лакофарбові матеріали на водній основі.
1.2 Вибір матеріалу для першого шару грунту
а) Катофорезний грунт По-ЕП-0101 ТУ 2312-128-05011907-96
Він являє собою суспензію пігментів у розчині аддукт епоксидної смоли з затверджувачем і додаванням спеціальних компонентів. Співвідношення пігменту зі сполучною 0,45-0,60. Призначена для грунтування металевих деталей кузова легкових автомобілів, деталей вантажівок, дисків коліс, днищ та ін Добре поєднується з проміжною грунтовкою ЕП-0228, а також з верхнім покриттям на основі синтетичних плівкоутворювачів при відмінній міжшарової адгезії. Грунтовку наносять на поверхню методом холодного електроосадження. Перед застосуванням вихідний матеріал нейтралізує розведеною мурашиною кислотою і розводиться водою. Зберігати при температурі від -40 до +30 0 С, захищати від прямих сонячних людей.
Таблиця № 1.1
Технічна характеристика
| Зовнішній вигляд | Колір грунтовки сірий, відтінок не нормується. Поверхня покриття рівна, без зморшок, міхурів і кратерів |
| Масова частка нелетких речовин,% | 72-78 |
| Проникаюча здатність за методом трубки "Фіат-ВАЗ", см, менш | 18 |
| Час висихання при температурі 178-182 0 С до ступеня 3, хв, не більше | 30 |
| Адгезія покриття, бали, не більше | 1 |
| Міцність плівки при ударі на приладі типу В- | 50 |
| Міцність покриття при розтягуванні по Еріксеном, мм, не менше | 4 |
| Напруга робоче, У | 220-400 |
| Ступінь перетирання, мкм, не більше | 15 |
Являє собою суспензію пігментів у розчині епоксидної смоли, модифікованої амінами, з затверджувачем, з введенням спеціальних добавок. Призначена для грунтування кузовів і деталей вантажних і легкових автомобілів методом катодного електроосадження. Володіє високими захисними властивостями в середовищі кислот, лугів і органічних розчинників, стійка до дії соляного туману, бензину, моторного масла, води, має високу проникну здатність.
Таблиця № 1.2
Технічна характеристика
| Зовнішній вигляд | Колір грунтовки сірий, відтінок не нормується. Покриття однорідне, без віспин, кратерів, сорности у відбитому світлі |
| Масова частка нелетких речовин,% | 72-78 |
| Проникаюча здатність за методом трубки "Фіат-ВАЗ", см, менш | 15 |
| Час висихання при температурі 178-182 0С до ступеня 3, хв, не більше | 30 |
| Адгезія покриття, бали, не більше | 1 |
| Міцність плівки при ударі на приладі типу В- | 50 |
| Міцність покриття при розтягуванні по Еріксеном, мм, не менше | 4 |
| Напруга робоче, У | 220-400 |
| Ступінь перетирання, мкм, не більше | 15 |
в) Грунтовка По-КЧ-027 ТУ 6-10-1654-83
Являє собою суспензію пігментів в лаку КЧ-0125. Призначена для грунтування кузовів, деталей і вузлів легкових автомобілів, способом анодного електроосадження по фосфатовані поверхні.
Таблиця № 1.3
Технічна характеристика
| Зовнішній вигляд | Колір грунтовки сірий, відтінок не нормується. Поверхня покриття рівна, без зморшок, міхурів і кратерів |
| Масова частка нелетких речовин,% | 72-78 |
| Проникаюча здатність за методом трубки "Фіат-ВАЗ", см, менш | 18 |
| Час висихання при температурі 178-182 0 С до ступеня 3, хв, не більше | 30 |
| Адгезія покриття, бали, не більше | 1 |
| Міцність плівки при ударі на приладі типу В- | 20 |
| Міцність покриття при розтягуванні по Еріксеном, мм, не менше | 5 |
| Напруга робоче, У | 120-210 |
| Ступінь перетирання, мкм, не більше | 12 |
Являє собою суспензію пігментів в лаку КЧ-0125. Грунтовка не містить у своєму складі сполук свинцю, хрому та інших важких металів. Призначена для грунтування кузовів, деталей і вузлів легкових автомобілів, способом анодного електроосадження по фосфатовані поверхні.
Таблиця № 1.4
Технічна характеристика
| Колір грунтовки сірий, відтінок не нормується. Поверхня покриття рівна, без зморшок, міхурів і кратерів | |
| Масова частка нелетких речовин,% | 72-78 |
| Проникаюча здатність за методом трубки "Фіат-ВАЗ", см, менш | 15 |
| Час висихання при температурі 178-182 0 С до ступеня 3, хв, не більше | 30 |
| Адгезія покриття, бали, не більше | 1 |
| Міцність плівки при ударі на приладі типу В- | 20 |
| Міцність покриття при розтягуванні по Еріксеном, мм, не менше | 5 |
| Напруга робоче, У | 120-210 |
| Ступінь перетирання, мкм, не більше | 35 |
1.3 Вибір технології нанесення другого шару грунту
Другий шар грунту необхідно наносити в основному тільки на зовнішню поверхню кузова легкового автомобіля, тому вибираємо комбінацію методів пневматичного й електростатичного розпилення. Оскільки методом електростатичного розпилення неможливо нанести вторинний грунт на всю зовнішню поверхню кузова легкового автомобіля, йому має передувати пневматичне розпилення вторинного грунту на важкодоступні для автоматичної установки електростатичного розпилення місця.
Переваги методу електростатичного розпилення:
1) Низькі втрати ЛФМ - 5-10%.
2) Можлива повна автоматизація.
3) У зв'язку з тим, що вкрай низькі втрати ЛФМ не потрібні витрати на очищення повітря від ЛФМ.
Переваги методу пневматичного розпилення:
1) Універсальність. Можна наносити як рідкі, так і тверді матеріали;
2) Можливість отримання покриттів високих класів.
3) Висока продуктивність.
1.4 Вибір матеріалу для другого шару грунту
а) Грунтовка ЕП-0228 ТУ 6-10-1934-84
Являє собою суспензію пігментів і наповнювачів у розчині алкідно-меламіно-формальдегідного лаку з додаванням низькомолекулярної епоксидної смоли. Призначена для фарбування поверхні кузова і деталей автомобіля, а також для підфарбовування ділянкою кузова та інших деталей автомобіля з метою захисту від корозії під покриття синтетичними емалями. Грунтовку наносять на поверхню в два шари методом електростатичного або пневматичного розпилення. Перед застосуванням грунтовку розбавляють до робочої в'язкості розчинником Р-197 або сумішшю розріджувача Р-197 з ксилолом. При забарвленні в електрополе у виробничих умовах допускається застосування розчинника Р-83 або розріджувача РЕ-1В.
Таблиця № 1.5
Технічна характеристика
| Зовнішній вигляд | Колір грунтовки сірий, відтінок не нормується. Покриття однорідне, без віспин, кратерів, сортності у відбитому світлі |
| Умовна в'язкість по ВЗ-4, з | 68-72 |
| Масова частка нелетких речовин,% | 70-72 |
| Час висихання до ступеня 3, хв, не більше при температурі 148-152 0 С при температурі 128-132 0 С при температурі 98-102 0 С | 20 40 90 |
| Адгезія до грунтовку У-КФ-093, ВКЧ-0207 та синтетичної емалі, бали, не більше | 1 |
| Міцність плівки при ударі на приладі типу В-1, Дж (кгс.см), не менш | 50 |
| Стійкість покриття до статичного впливу води при температурі 18-22 0 С, год, не менше | 72 |
| Питомий об'ємний електричний опір, Ом * м | 4 * 10 5 -2 * 10 6 |
Являє собою суспензію пігментів і наповнювачів у розчині алкідно-меламіно-формальдегідного лаку з додаванням низькомолекулярної епоксидної смоли. Призначена для фарбування поверхні кузова і деталей автомобіля, а також для підфарбовування ділянкою кузова та інших деталей автомобіля з метою захисту від корозії під покриття синтетичними емалями. Грунтовку наносять на поверхню в два шари методом електростатичного та пневматичного розпилення. Перед застосуванням грунтовку розбавляють до робочої в'язкості сумішшю розріджувача Р-197 з ксилолом в соотношеніі1: 1.
Таблиця № 1.6
Технічна характеристика
| Зовнішній вигляд | Колір грунтовки сірий, відтінок не нормується. Покриття однорідне, без віспин, кратерів, сортності у відбитому світлі |
| Умовна в'язкість по ВЗ-4, з | 68-72 |
| Масова частка нелетких речовин,% | 70-72 |
| Час висихання до ступеня 3, хв, не більше при температурі 148-152 0 С при температурі 128-132 0 С при температурі 98-102 0 С | 20 40 90 |
| Адгезія до грунтовку У-КФ-093, ВКЧ-0207 та синтетичної емалі, бали, не більше | 1 |
| Міцність плівки при ударі на приладі типу В-1, Дж (кгс.см), не менш | 50 |
| Стійкість покриття до статичного впливу води при температурі 18-22 0 С, год, не менше | 72 |
| Питомий об'ємний електричний опір, Ом * м | 7 * 10 5 -3 * 10 6 |
У даному курсовому проекті приймаємо грунт ЕП-0270.
2. Технологічні розрахунки [8]
2. 1 Режим роботи ділянки
Ефективний фонд робочого часу розраховується за формулою:
Т еф = (365 - В - П) * t * з * 0,95, (2.1)
де В - число вихідних днів;
П - кількість святкових днів;
с - число змін протягом доби;
t - тривалість зміни.
Т еф = (365 - 102 - 14) * 8 * 2 * 0,95 = 3785 год
Темп випуску виробів (Т у) і годинна продуктивність (П ч) установки (ділянки) розраховуються за формулами:
Т в = 60 * к * Т еф / А, (2.2)
П ч = 60 / Т в, (2.3)
де к - коефіцієнт використання устаткування, к = 0,95;
А - річна продуктивність, м 2.
Т в = 60 * 0,95 * 3785/220000 = 1мін/шт;
П ч = 60 / 1 = 60 шт / год;
Швидкість конвеєра υ визначається річною продуктивністю, ефективним фондом часу і щільністю завескі деталей на конвеєрі.
υ = m * А / (60 * к * Т еф * Р), (2.4)
де m - середній крок завескі підвісок конвеєра, м;
Р - коефіцієнт заповнення конвеєра Р = 0,8 - 0,9.
υ = 1 * 220 000 / (60 * 0,95 * 3785 * 0,85) = 1,2 м / хв.
2.2 Розрахунок нормативів витрат матеріалів
Таблиця 2.1
Витратні норми ЛФМ
| Найменування матеріалу | Витрата | ||||
| г / м 2 | кг / виріб | кг / год | кг / зміну | кг / рік | |
| Катофорезний грунт В - ЕП - 0101 | 32,8 | 2,6 | 156 | 1920 | 590460 |
| Вода | 49,9 | 4,0 | 240 | 1920 | 908400 |
| Грунт ЕП - 0270 | 33,3 | 1,3 | 78 | 624 | 295230 |
| Розчинник | 25 | 1 | 60 | 480 | 227100 |
N = 100 * δ * D / р * (1 - к), (2.5)
де N - норматив витрат матеріалу, г / м 2;
δ - товщина покриття, мкм;
р - сухий залишок ЛФМ,%;
к - коефіцієнт втрат.
N р-ля = N p - N і, (2.6)
де N р-ля - норматив витрати розчинника (води), необхідне для доведення вихідного розчину до робочої в'язкості г / м 2;
N р - норма витрати ЛФМ при робочій в'язкості, г / м 2;
N і - норматив витрати ЛФМ при початковій в'язкості, г / м 2.
а) Розрахунок нормативів витрат ЛФМ та води на електроосадження.
При робочої в'язкості:
N р = 100 * 15 * 1,4 / 30 * (1 - 0,15) = 82,4 г / м 2;
При вихідної в'язкості:
N і = 100 * 15 * 1,4 / 76 * (1 - 0,15) = 32,8 г / м 2;
Норматив витрат води:
N води = 82,4 - 32,8 г / м 2.
б) Розрахунок нормативів витрат ЛФМ та розчинника на електростатичне розпилення.
При робочої в'язкості:
N р = 100 * 15 * 1,4 / 40 * (1 - 0,1) = 58,3 г / м 2;
При вихідної в'язкості:
N і = 100 * 15 * 1,4 / 70 * (1 - 0,1) = 33,3 г / м 2;
Норматив витрати розчинника:
N р-ля = 58,3 - 33,3 = 25 г / м 2.
3. Технічні розрахунки
3.1. Розрахунок установки електроосадження [1]
а) Визначення розмірів установки.
Довжина установки
L в = L в + 2 * L т + 2L пр + L ст, (3.1)
де L в - довжина ванни осадження, м;
L т - довжина вхідного і вихідного тамбурів (приймаємо L Т =
L пр - довжина зон промивок водою, м;
L ст - довжина зони стоку після ванни електроосадження (приймаємо L ст =
При транспортуванні виробів підвісним конвеєром L в обчислюють як суму довжин горизонтальних проекцій перегинів конвеєра 2L 1, довжини горизонтальної ділянки L г і довжини двох кишень 2L до:
L в = 2 * L 1 + L г + 2L до, (3.2)
L 1 = 0,5 * (L - l) + (H 1 - 2 * H) / tgα, (3.3)
де H 1 - різниця висот монорейки конвеєра при підйомі та спуску конвеєра при підйомі та спуску вироби у ванну електроосадження;
L, l, H, α визначають за таблицею 24 [1, с.189].
При кроці ланцюга конвеєра
L 1 = 0,5 * (2,417 - 0,4) + (1,9 - 2 * 0,318) / tg15 ° =
Значення L г обчислюють як добуток тривалості електроосадження на швидкість конвеєра (L г = 2 * 1,2 =
L в = 2 * 5,8 + 2,4 + 2 * 1 =
Довжина L пр зони промивання водою складається з довжини зони двох стоків (приймають довжину одного стоку L ст =
L пр = 2 * 1,5 + 1,2 * 0,83 =
Довжина установки
L у = 16 + 2 * 1 + 2 * 4 + 1 =
Ширина ванни осадження
В в = В і + 2 * b, (3.4)
де В і - ширина виробу, м;
b - відстань від виробу до стінки ванни (приймаємо b =
У в = 1,68 + 2 * 0,3 =
Приймаються В у =
Ширина У установки в зоні електроосадження
В = В в + В 1, (3.5)
де В 1 - відстань від ванни до внутрішньої стінки корпусу (для зручності обслуговування ванни приймаємо У 1 ≥
У = 2,3 + 1 =
Ширина установки в зоні промивок водою
У пр = В і + 2 * b 1, (3.6)
де b 1 - відстань від виробу до внутрішньої стінки корпусу з урахуванням розташування охоплює контуру (приймаємо b 1 =
У пр = 1,68 + 2 * 0,4 =
Приймаються У пр =
Повна ширина установки (з урахуванням зон обслуговування) У у =
Висота ванни осадження
Н в = Н і + 2 * h, (3.7)
де Н і - висота виробу, м;
h - відстань від низу вироби до дзеркала ванни (приймаємо h =
Н в = 1,42 + 2 * 0,3 =
Приймаються Н в =
Н вп = Н в + 0,5; (3.8)
Н вп = 2 + 0,5 =
Висотна відмітка монорейки при нижньому положенні виробу
Н м.н. = h н + H і + h п, (3.9)
де h н - відстань від рівня підлоги до вироби (приймаємо h н =
h п - відстань від верху вироби до монорейки (приймаємо h п =
Н м.н. = 0,8 + 1,42 + 1 =
Висотна відмітка монорейки при верхньому положенні виробу і зазорі, що дорівнює
Н м.в. = Н вп + Н і + h п + 0,2; (3.10)
Н м.в. = 2,5 + 1,42 + 1 + 0,2 =
Різниця висот монорейки
Н 1 = Н м.в. - Н м.н; (3.11)
Н 1 = 5,12 - 3,22 =
Обсяг ванни осадження
V в = L в * В в * Н в * 0,8; (3.12)
V в = 16 * 2,3 * 2 * 0,8 =
Приймаються V в =
У т.п. = В і + 2 * У з, (3.13)
де В з - відстань між виробом і прорізом (приймаємо У з =
У т.п. = 1,68 + 2 * 0,15 =
Висота транспортного прорізу
Н т.п. = Н і + 2 * h 1, (3.14)
де h 1 - відстань по висоті від вхідного отвору до вироби, h 1 = 0,1 -
Н т.п. = 1,42 + 2 * 0,15 =
Висота установки електроосадження Н у =
б) Розрахунок вентиляційних систем.
Обсяг припливного повітря за 1 год, м 3,
V пр = n * V з.ос., (3.15)
де n - кратність обміну повітря в установці за 1 год (приймаємо n = 50);
V з.ос. - об'єм зони осадження (над ванною), м 3.
V з.ос. = L в * (В в + В 1) * (Н м.в. - Н вп); (3.16)
V з.ос. = 16 * (2,3 + 1) * (5,12 - 2,5) =
V пр = 50 * 137,3 = 6865 м 3 / ч.
Приймаються вентилятор з напором Р = 700 Па
Вибираємо вентилятор Ц 4-70 № 5 з наступною характеристикою [6, с.151]:
Q = 7000м 3 / год; Р = 700 Па; η = 0,75; ω = 150 с -1.
Необхідна потужність електродвигуна
N = Q * P * K з / 3600 * 1000 * η * η п * η р, (3.17)
де Q - продуктивність вентилятора, м 3 / год;
Р - тиск вентилятора, Па;
К з - коефіцієнт запасу;
η, η п, η р - відповідно ККД вентилятора, приводу і зубчастої передачі.
N = 7000 * 700 * 1,1 / 3600 * 1000 * 0,75 * 0,96 * 0,95 = 2,18 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-22-4 з наступною характеристикою [6, с.173]:
N = 2,2 кВт; n = 1500 хв -1.
в) Розрахунок системи перемішування.
Зовнішня система перемішування.
Подачу насоса для циркуляції V НЦ вибирають з розрахунку на двох-трикратний обмін лакофарбового матеріалу у ванні за 1 год:
V НЦ = 2 * V в; (3.18)
V НЦ = 2 * 60 = 120 м 3 / ч.
Підбираємо циркуляційний насос ОХ6-70ГС-2 з наступною характеристикою [9, с.14]:
Q = 132,2 м 3 / год;
η = 0,75.
Насос комплектуємо електродвигуном АО12-55-8 з наступного характеристикою [9, c.14]:
N н = 250 кВт; n = 750 хв -1.
Діаметр нагнітальної труби від насоса в ванну
d н = (V НЦ / (3600 * υ л * 0,785)) 0,5, (3.19)
де υ с - швидкість руху лакофарбового матеріалу по трубі (приймаємо υ л = 2 м / с).
d н = (120 / (3600 * 2 * 0,785)) 0,5 =
Внутрішня система перемішування. Розрахункова продуктивність V мішалок для лакофарбового матеріалу залежить від його виду та кратності обміну - мінімальний (10) або максимальний (60) за 1 ч. При числі мішалок n = 2
V min = 10 * V в / n; (3.20)
V max = 60 * V в / n; (3.21)
V min = 10 * 60 / 2 = 300 м 3 / ч.
V max = 60 * 60 / 2 = 1800 м 3 / ч.
Діаметр труби для зливу лакофарбового матеріалу, м,
d сл = (8 * f * (H ж) 0,5 / (τ * α * π * (2g) 0,5)) 0,5, (3.22)
де f - площа поперечного перерізу трапецеїдальної ванни, м 2;
Н ж - рівень рідини у ванні, м;
τ - тривалість зливу, с;
α - коефіцієнт витрати (приймаємо α = 0,62);
g - прискорення вільного падіння.
d сл = (8 * 22 * (2,1) 0,5 / (1800 * 0,62 * 3,14 * (2 * 9,81) 0,5)) 0,5 =
г) Тепловий розрахунок зони електроосадження.
Кількість теплоти, що виділяється в процесі електроосадження
Q = q * G f, (3.23)
де q - кількість теплоти виділяється в процесі електроосадження з
G f - продуктивність по поверхні, що фарбується, м 2 / год
Q = 0,67 * 4800 = 3216 МДж / ч.
Втрати теплоти в зоні осадження складається із втрат на нагрівання виробу Q 1 і на випаровування вологи Q 2
Втрати теплоти на нагрівання виробу
Q 1 = G m * c і * Δt, (3.24)
де G m - продуктивність за масою виробів, кг / год;
с і - питома теплоємність вироби (для сталі з і = 0,48 кДж / (кг * ° С));
Δt - температура нагріву виробів (приймаємо Δt = 5 ° С).
Q 1 = 18000 * 0,48 * 5 = 43,2 МДж / ч.
Втрати тепла на випаровування вологи
Q 2 = g в * F 1 * r, (3.25)
де g в - маса вологи, що випаровується за 1 год з
F 1 - площа дзеркала ванни (F 1 = 16 * 2,3 =
r - теплота пароутворення води, r = 2258 кДж / кг.
Q 2 = 0,2 * 36,8 * 2258 = 16,6 МДж / ч.
Сума втрат теплоти при експлуатації
ΣQ n = (Q 1 + Q 2) * до з, (3.26)
де до з - коефіцієнт запасу, до з = 1,1 - 1,3.
ΣQ n = (43,2 + 16,6) * 1,2 = 71,8 МДж / ч.
Кількість теплоти, що виділяється в процесі електроосадження без урахування втрат теплоти при експлуатації
Q 3 = Q - ΣQ; (3.27)
Q 3 = 3216 - 71,8 = 3144,2 МДж / ч.
Витрата води на охолодження лакофарбового матеріалу
G в = Q 3 / (c * Δt), (3.28)
де Δt - різниця температур води на вході і виході з теплообмінника (приймаємо Δt = 20 - 10 ° С);
с в - питома теплоємність води, з в = 4,19 кДж / (кг * ° С).
G в = 3144,2 * 10 -3 / (4,19 * 10) = 75 040 кг / ч.
Розрахункова поверхню теплообміну
F = Q 3 / (к * Δt), (3.29)
де к - коефіцієнт теплопередачі (приймаємо до = 1,17 МВт / (м 2 * ° С)).
F = 3144,2 / (1,17 * 10) =
д) Розрахунок системи промивки.
Зона першого промивки. Для видалення з виробу надлишку лакофарбового матеріалу і піни в зоні електроосадження встановлюємо один контур промивки з форсунками типу ФК - 01. Для промивання використовуємо демінералізовану воду, що надходить безпосередньо з мережі. Вода стікає у ванну електроосадження. На контурі 14 форсунок (10 запасних). Продуктивність форсунки 0,54 м 3 / год при тиску 0,1 МПа
Витрата води через форсунки контуру
Q в = n * q ф, (3.30)
де n - кількість форсунок,
q ф - продуктивність форсунки, м 3 / ч.
Q в = 4 * 0,54 = 2,16 м 3 / ч.
Зона другого промивання. Для подачі ультрафільтрату встановлюємо десять контурів, у кожному по 16 насадков типу НП - 01 продуктивністю 0,42 м 3 / год при тиску 0,07 МПа. Загальний витрата ультрафільтрату розраховуємо за формулою (3.30)
Q уф = 0,42 * 10 * 16 = 67,2 м 3 / ч.
Зона третього промивки.
Для подачі води встановлюємо десять контурів, у кожному по 16 насадков типу НП - 01 продуктивністю 0,42 м 3 / год при тиску 0,07 МПа.
Загальна витрата води розраховуємо за формулою (3.30)
Q в = 0,42 * 10 * 16 = 67,2 м 3 / ч.
Визначимо витрата свіжої води з розрахунку
Q св.в. = 4800 * 0,008 = 38,4 м 3 / ч.
3.2 Розрахунок конвективної сушильної установки для сушіння першого шару грунту [7]
а) Визначення розмірів сушильної камери.
Ширина транспортного прорізу
b 1 = b + 2 * b 2, (3.31)
де b - ширина виробу, b =
b 2 - зазор по ширині між виробом і прорізом, b 2 =
b 1 = 1,68 + 2 * 0,15 =
Висота транспортного прорізу
h 1 = h + 2 * h 2, (3.32)
де h - ширина виробу, h =
h 2 - зазор по висоті між виробом і прорізом, h 2 =
h 1 = 1,42 + 2 * 0,1 =
Ширина камери (з урахуванням розміщення повітроводів)
В = b + b віз, (3.33)
де b віз - зазор по ширині між виробом і стінкою установки рівний
В = 1,68 + 2 * 0,7 =
Довжина камери
L = τ * υ + 2 * L T, (3.34)
де τ - час сушіння, τ = 30 хв;
υ - швидкість конвеєра, υ = 1,2 м / хв;
L Т - довжина тамбура, L Т = 1,5 м.
L = 1,2 * 30 +2 * 1,5 =
Висота камери
Н = h + 0,8 + 1,32; (3.35)
Н = 1,42 + 0,8 + 1,32 =
Розміри прорізу в місці проходження конвеєра з урахуванням розмірів каретки
b з =
Площа транспортного прорізу
F пр = b 1 * h 1 + (b 1 + b з) / 2 * (1,32 - h 2 - 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 =
Поверхня стін сушильної камери
F 1 = 2 * (L + B) * H - 2 * F пр; (3.37)
F 1 = 2 * (39 +3,1) * 3,6 - 2 * 4,7 =
Поверхня стелі та підлоги сушильної камери
F 2 = 2 * L * B; (3.38)
F 2 = 2 * 39 * 3,1 =
Поверхня зовнішніх повітроводів
F 3 = 2 * L; (3.39)
F 3 = 2 * 39 =
б) Витрата теплоти в сушильній камері.
Теплові втрати через зовнішні огородження камери
W 1 = (F 1 * k 1 + F 2 * k 2 + F 3 * k 3) * (t c - t н), (3.40)
де t з - температура сушіння, t з = 180 ° С;
t н - температура повітря в цеху, t н = 15 ° С.
Як теплоізоляція вибираємо мінеральну вату (шар товщиною
k 1 = k 2 = 3,73; k 3 = 7,54.
W 1 = (294 * 3,73 + 242 * 3,73 + 78 * 7,54) * (180 - 15) = 294 489 кДж / ч.
Витрата тепла на нагрів виробів і транспорту
W 2 = G видавництва * з видавництва * (t 2ізд - t н) + G тр * з тр * (t 2тр - t н), (3.41)
де G вид - продуктивність установки по масі виробів, G видавництва = 18000 кг / год; з видавництва, з тр - питома теплоємність виробів і транспорту, з видавництва = з тр = 0,48 кДж / (кг * ° С); G тр - продуктивність установки по масі транспортних засобів, G тр = 3800 кг / год; t 2ізд і t 2тр - відповідно, температура вироби і транспорту на виході з сушильної камери.
Значення t 2ізд і t 2тр розраховуємо за формулою (3.42)
τ = S * ρ * c видавництва / (k * α) * 2,3 * lg [(t c - t н) / (t c - t 2)], (3.42)
де S - товщина нагрівається вироби, м;
ρ - щільність нагрівається вироби, ρ = 7800 кг / м 3;
k - коефіцієнт форми, k = 1;
α - коефіцієнт тепловіддачі від повітря до виробу, (приймаємо α = 29,3 кДж / (м 2 * ч * ° С)) [1, с. 217];
t 2 - температура виробу при виході вироби з камери, ° С.
Враховуючи, що S видавництва =
0,5 = 0,0014 * 7800 * 0,48 / (1 * 29,3) * 2,3 * lg [(180 - 15) / (180 - t 2ізд)];
0,5 = 0,005 * 7800 * 0,48 / (1 * 29,3) * 2,3 * lg [(180 - 15) / (180 - t 2тр)].
Вирішуючи ці рівняння, отримаємо
t 2ізд =
W 2 = 18000 * 0,48 * (170 - 15) + 3800 * 0,48 * (105 - 15) = 1503360 кДж / ч.
Витрата теплоти на нагрівання і випаровування води з виробів
W 3 = G в * [c в * (t c - t н) + r], (3.43)
де G в - маса води, що надходить з виробами в камеру, кг / год;
r - теплота випаровування води, r = 2400 кДж / кг [2, с.516].
G в = G уд * F видавництва, (3.44)
де G уд - маса води на
F вид - продуктивність установки по оброблюваній поверхні виробів, F видавництва = 4800 м 2 / год
G в = 0,1 * 4800 = 480 кг / ч.
W 3 = 480 [4,19 * (180 - 15) + 2400] = 1483848 кДж / ч.
Витрата теплоти на нагрівання свіжого повітря
W 4 = G віз * з можливістю про * (t c - t н), (3.45)
де G віз - маса повітря, вривається через відкритий отвір в сушильну камеру, кг / год;
з можливістю про - питома теплоємність повітря, з можливою = 1 кДж / (кг * ° С).
Маса повітря, вривається через відкриті прорізи G віз, за наявності повітряних завіс, якщо прийнято, що G зав / G віз = 1 (де G віз = G зав - маса повітря, що подається на повітряну завісу) розраховується за формулою (3.46) [1, с. 235]
G віз = G зав = 2 / 3 * 3600 * μ * b 1 * h нл * (2 * g * h нл * (ρ н - ρ вн) * ρ см) 0,5, (3.46)
де μ - коефіцієнт витрати повітря через отвір при наявності завіси;
h нл - відстань від нейтральної лінії до низу отвору, м;
ρ н, ρ вн, ρ см - відповідно щільність повітря в цеху, в установці і отворі, кг / м 3.
Коефіцієнт μ залежить від типу завіси (одностороння або двостороння), а так само від співвідношення G зав / G віз і F щ / F пр (де F щ - площа щілини завіси, через яку виходить повітря, м 2) і кута виходу струменя завіси до площини прорізу.
Для розрахунку приймаємо: розміри щілини повітряної завіси 2,42 x
F щ / F пр = 2 * b / b, (3.47)
де b - ширина щілини, м;
b - приведена ширина отвору, м.
b = F пр / h пр, (3.48)
де h пр - сумарна висота отвору, м.
h пр = 1,32 + h + h 2; (3.49)
h пр = 1,32 + 2,42 + 0,1 =
b = 4,7 / 3,84 =
F щ / F пр = 2 * 0,015 / 1,22 = 1 / 40, 6.
Відстань від нейтральної лінії до низу отвору
h нл = F пр / 2 * b 1; (3.50)
h нл = 4,7 / 2 * 2 =
З урахуванням вищевказаних умов отримуємо μ = 0,160 [4, с.40].
G віз = 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.
Витрата повітря через два прорізу
G віз = 2 * G віз = 2 * 2322 = 4644 кг / ч.
Об'ємна витрата повітря через два прорізу
V віз = G віз / ρ віз, (3.51)
де ρ віз - щільність повітря, ρ віз = 1,226 кг / м 3.
V віз = 4644 / 1,226 = 3788 м 3 / ч.
W 4 = 4644 * 1,0 * (180 - 15) = 766 260 кДж / ч.
Загальна витрата теплоти
ΣW = (W 1 + W 2 + W 3 + W 4) * k з, (3.52)
де k з - коефіцієнт запасу, k з = 1,2 [1, с. 218].
ΣW = (294489 + 1503360 + 1483848 + 766260) * 1,2 = 4857549 кДж / ч.
в) Розрахунок горіння палива.
Теоретичний об'єм продуктів згоряння при спалюванні
V ог = 1,14 * Q н р / (4,19 * 1000) + 0,25, (3.53)
де Q н р - теплота згоряння газу, Q н р = 35200 кДж / м 3.
V ог = 1,14 * 35200 / (4,19 * 1000) + 0,25 = 9,83 м 3 / м 3.
Теоретичний об'єм повітря, необхідний для спалювання
V ів = 1,09 * Q н р / (4,19 * 1000) - 0,25; (3.54)
V ів = 1,09 * 35200 / (4,19 * 1000) - 0,25 = 8,9 м 3 / м 3.
Дійсний об'єм повітря, що подається для спалювання
V в = α * V ів, (3.55)
де α - коефіцієнт надлишку повітря, α = 1,05 ... 1,15 [1, с. 220].
V в = 1,15 * 8,9 = 10,2 м 3 / м 3.
Дійсний обсяг продуктів згоряння
V г = V ог + (α - 1) * V ів; (3.56)
V г = 9,83 + (1,15 - 1) * 8,9 = 11,17 м 3 / м 3.
Питома ентальпія продуктів згоряння
I пс = (Q н р * η) / V г, (3.57)
де η - ККД топки, η = 0,8.
I пс = 35200 * 0,8 / 11,17 = 2521 кДж / м 3.
Кількість повітря, необхідне для розведення
X = (I пс - I пг) / (I в - 1,3 * t н), (3.58)
де I пг, I в - відповідно ентальпія продуктів горіння і повітря, при t са = 400 ° С, кДж / м 3.
X = (2521 - 564) / (535,9 - 1,3 * 15) = 3,8 м 3 / м 3.
Витрата повітря на розведення димових газів, одержуваних при згорянні 1 м 3 газу
V см = V г * Х; (3.59)
V см = 11,17 * 3,8 = 42,5 м 3 / м 3.
Кількість повітря, що йде на горіння і розведення димових газів
V α = V в + V см; (3.60)
V α = 10,2 + 42,5 = 52,7 м 3 / м 3.
г) Підбір вентиляторів, топки і пальників.
Обсяг свіжого сушильного агента, що надходить з топки
V са = ΣW / (I са - I ух), (3.61)
де I са - ентальпія сушильного агента (приймаємо рівною ентальпії повітря при температурі t са = 400 ° С, кДж / м 3);
I ух - ентальпія газоповітряної суміші на виході з сушильної камери (при температурі сушіння t з = 180 ° С), кДж / м 3.
V са = 4857549 / (535,9 - 143,4) = 12 376 м 3 / ч.
Обсяг продуктів згоряння газу, необхідний для ведення процесу
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 м 3 / ч.
Обсяг реціркуліруемая газоповітряної суміші
V рец = V са * (I са - I гс) / (I гс - I ух), (3.63)
де I гс - ентальпія сушильного агента в момент змішування з реціркуліруемая газоповітряної сумішшю (t гс = t з + 20 ... 30 ° С, приймаємо t гс = 200 ° С, тоді I гс = 183 кДж / м 3).
V рец = 12376 * (535,9 - 183) / (183 - 143,4) = 110 290 м 3 / ч.
Продуктивність рециркуляційного центру
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 м 3 / ч.
Продуктивність витяжного центру
V ВЦ = (V віз + V са) * (273 + t ух) / (273 + t н); (3.65)
V ВЦ = (3788 + 12376) * (273 + 180) / (273 + 15) = 25425 м 3 / ч.
На сушарці встановлюємо два рециркуляційних вентилятора. Приймаються напір вентиляторів Р = 800 Па.
Вибираємо рециркуляционний вентилятор Ц4 - 76 № 16 з наступного характеристикою [6, с.155]
Q = 103000 м 3 / год; Р = 800 Па; η = 0,72; ω = 60 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 103 000 * 800 * 1,1 / (3600 * 1000 * 0,72 * 0,96 * 0,95) = 38,3 кВт.
Вибираємо електродвигун АО2-91-8 [6, с.173].
N = 40 кВт; n = 750 хв -1.
На сушарці встановлюємо два витяжних вентилятора, які одночасно подають повітря на повітряні завіси. Продуктивність одного вентилятора
V 1 = (V зав + V віз + V са) * (273 + t ух) / ((273 + t н) * 2); (3.66)
V 1 = (3788 + 3788 + 12376) * (273 + 180) / ((273 + 15) * 2) = 15691 м 3 / ч.
Приймаються напір вентиляторів Р = 800 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 8 з наступного характеристикою [6, с.152]
Q = 16000 м 3 / год; Р = 800 Па; η = 0,84; ω = 100 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою
N = 16000 * 800 * 1,1 / (3600 * 1000 * 0,84 * 0,95 * 0,96) = 5,1 кВт.
Вибираємо електродвигун АО2-51-6 [6, с.173]
N = 5,5 кВт; n = 1000 хв -1.
Витрата газу в сушильній установці
В = V пс / V г; (3.67)
В = 2555/11, 17 = 229 м 3 / ч.
Об'єм топки
V т = B * Q н р / (4 * 10 6); (3.68)
V т = 229 * 35200 / (4 * 10 6) =
Приймаються до установки круглу топку
Для спалювання газу вибираємо 4 пальники інжекціооние [5, с.216] з продуктивністю 20 - 60 м 3 / ч.
Витрата повітря, що подається в топку на горіння і змішання
V вт = V α * B; (3.70)
V вт = 52,7 * 229 = 12068 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 2500 Па.
Вибираємо вентилятор ЦП7-40 № 6,3 з наступною характеристикою [6, с.165]
Q = 12100 м 3 / год; Р = 2500 Па; η = 0,5; ω = 200 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою
N = 12100 * 2500 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,5 * 0,96 * 0,95) = 20,3 кВт
Вибираємо електродвигун типу АО2-71-2 [6, с.173]
N = 22 кВт; n = 3000 хв -1.
3.3 Розрахунок камери охолодження [7]
Час примусового охолодження виробів
τ = 60 * с * m * [ln (t 0 - t ср) - ln (t k - t ср)] / (F * α), (3.71)
де с - теплоємність вироби (теплоємність сталі з = 0,48 кДж / кг);
m - маса виробу, m =
F - поверхня бере участь у теплообміні, F =
α - коефіцієнт тепловіддачі при примусовому охолоджуванні, α = 190 кДж / (м 2 * ч * ° С).
τ = 60 * 0,48 * 300 * [ln (170 - 18) - ln (40 - 18)] / (80 * 190) = 1 хв.
Ширина камери охолодження
В = b + 2 * (0,15 + b 1 + 0,1), (3.72)
де b 1 - ширина повітропроводів для подачі холодного повітря.
В = 1,68 + 2 * (0,15 + 0,45 + 0,1) =
Висота камери охолодження
Н = h + d 1 + 0,1, (3.73)
де d 1 - висота повітропроводів для подачі холодного повітря, d 1 =
Н = 1,42 + 0,75 + 0,1 =
Довжина камери охолодження
L = υ * τ + l, (3.74)
де l - довжина виробу, l =
L = 1,2 * 1 + 4,35 =
Продуктивність припливного вентилятора
V пр = (G видавництва * c + G тр * c) * (t 0 - t k) / (з в * (t ух - t ср)), (3.75)
де t ух - температура повітря на виході з камери охолодження, t ух = 35 ° С.
V пр = (18000 * 0,48 + 3800 * 0,48) * (170 - 40) / (1,0 * (35 - 18)) = 80019 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 950 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 16, з наступною характеристикою [6, с.155]
Q = 82000 м 3 / год; Р = 950 Па; η = 0,82; ω = 60 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 82000 * 950 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,82 * 0,96 * 0,9) = 33,5 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-82-8 [6, с.173]
N = 40 кВт; n = 750 хв -1.
Продуктивність витяжного вентилятора
V вит = V пр + 2 * (b + 0,3) * (h + 0,2) * W пр * 3600, (3.76)
де W пр - швидкість повітряного потоку у відкритих транспортних отворах W пр = 0,3 м / с.
V вит = 80019 + 2 * (1,68 + 0,3) * (1,42 + 0,2) * 0,3 * 3600 = 86947 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 1000 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 16, з наступною характеристикою [6, с.155]
Q = 90000 м 3 / год; Р = 1000 Па; η = 0,8; ω = 60 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою
N = 90000 * 1000 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,8 * 0,96 * 0,9) = 40,2 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-92-8 [6, с.173]
N = 55 кВт; n = 750 хв -1.
3.4 Розрахунок камери пневматичного розпилення [1]
а) Визначення розмірів камери і отворів.
Ширина камери без гідрофільтри
У к = В і + В 1 + В 2, (3.77)
де В 1 - відстань від виробу до воздухопромивних каналів, В 1 =
У 2 - відстань від виробу до стінки камери (для камер з поперечним відсмоктуванням повітря У 2 =
У к = 1,68 + 0,85 + 0,55 =
Довжину камери L до визначаємо з умов зручності роботи в ній і приймаємо рівною довжині гідрофільтри (2400; 3400;
Висота камери
Н к = H і + h п, (3.78)
де h п - відстань від верху вироби до стелі камери (приймаємо h п = 0,8 ... 1,0 м).
Н до = 1,42 + 1,0 =
З умов роботи камери приймаємо ширину робочого прорізу У р.п. =
Н р.п. = Н і + (400 ... 500); (3.79)
Н р.п. = 1,42 + 0,4 =
Ширина транспортного прорізу для введення і виведення виробів
У т.п. = В і + 2 * У з, (3.80)
де В з - відстань між виробом і прорізом по ширині, У з = 0,15 ... 0,2 м.
У т.п. = 1,68 + 2 * 0,15 =
Висота транспортного прорізу
Н т.п. = Н і + 2 * h з, (3.81)
де h з - відстань між виробом і прорізом по висоті, h з = 0,1 ... 0,2 м.
Н т.п. = 1,42 + 2 * 0,15 =
б) Визначення обсягу видаляється з камери повітря.
Розрахунковий обсяг (м 3 / год) видаляється з камери повітря для камер з поперечним відведенням повітря визначається за середніми швидкостями його руху в робочому і транспортних отворах способу і складу лакофарбового матеріалу:
V = 3600 * υ * F, (3.82)
де υ - швидкість повітря в отворах, м / с;
F - площа перерізу отворів.
Приймаються швидкість повітря у відкритих отворах υ = 1,3 м / с.
Площа перерізу відкритих прорізів при перекритті їх виробом на 30%
F = 0,95 * 1,75 * 2 * 0,7 + 1,42 * 1,85 =
V = 3600 * 1,3 * 5 = 23 400 м 3 / ч.
За обсягом повітря, що видаляється вибираємо гідрофільтри
Висота гідрофільтри Н г =
Ширина гідрофільтри У г =
Довжина гідрофільтри
L г = V / (3600 * υ пр.к. * 0,5 * У г * К), (3.83)
де υ пр.к. - швидкість повітря в воздухопромивном каналі, υ пр.к. = 5 ... 6,5 м / с; К - коефіцієнт живого перерізу гідрофільтри (приймаємо К = 0,9).
L г = 23400 / (3600 * 0,5 * 1 * 6 * 0,9) =
в) Гідравлічний розрахунок.
Загальний об'єм води, рециркулирующим по екрану і напівциліндрами гідрофільтри, визначимо за кількістю проходить через нього повітря з розрахунку
V в = 0,0025 * V; (3.84)
V в = 0,0025 * 23 400 = 58,5 м 3 / ч.
Обсяг води, рециркулирующим по екрану гідрофільтри
V е = 3600 * υ в * b * δ, (3.85)
де υ в - швидкість течії води по екрану (приймаємо υ в = 1 м / с);
b - ширина водяної завіси, b = L г =
δ - товщина водяної завіси (приймаємо δ =
V е = 3600 * 1 * 2,4 * 0,00326 м 3 / ч.
Обсяг води, рециркулирующим по напівциліндрами
V ПЦ = V в - V е.; (3.86)
V ПЦ = 58,5 - 26 = 32,5 м 3 / ч.
При витраті води 58,5 м 3 / год діаметр труби 3
По довжині водорозподільної труби з певним кроком розташовані патрубки діаметром 30-40 мм. Число n патрубків, що подають воду на екран
n = V е / (3600 * υ і * f), (3.87)
де υ і - швидкість витікання (приймаємо υ і = 1 м / с);
f - площа перерізу патрубка, м 2.
n = 26 / (3600 * 1 * 0,00113) = 6,4.
Приймаються n = 7. Число патрубків, що подають воду до напівциліндрами
n = V ПЦ / (3600 * υ і * f); (3.88)
n = 32,5 / (3600 * 1 * 0,00113) = 7,99.
Приймаються n = 8.
Вибираємо насос ОХ6-54Г з наступною характеристикою [10, с.14]
Q =
Вибираємо електродвигун АТ-102-6м з наступною характеристикою [10, с.14]
N н = 125 кВт; n = 1500 хв -1.
г) Вибір вентиляційних пристроїв.
За обсягом видаляється з камери воздухаподбіраем відцентровий вентилятор Ц4 - 76 № 12,5 з наступною характеристикою [6, с.154]
Q = 25000; Р = 700 Па; η = 0,8; ω = 60 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 25000 * 700 * 1,1 / (3600 * 1000 * 0,8 * 0,96 * 0,95) = 7,3 кВт.
Вибираємо електродвигун АО2-61-8 [6, с.173]
N = 7,5 кВт; n = 750 хв -1.
д) Вибір краскораспилітельной апаратури.
По каталогах у відповідності з необхідною продуктивністю камери вибираємо краскораспилітельную апаратуру:
- Ручні пневматичні фарборозпилювачі типу С-765 - 2 шт., [4, с. 4];
- Очисник повітря С-418А - 2 шт., [5 с. 316];
- Шланги для подачі стисненого повітря та лакофарбового матеріалу -
3.5 Розрахунок камери електростатичного розпилення [1]
а) Вибір розпилювачів і дозуючих пристроїв.
Тип встановлюються в камері розпилювачів вибирають з урахуванням форми окрашиваемого вироби, продуктивності камери і виду матеріалу, що наноситься. Число n розпилювачів, що встановлюються в камері, розраховують за їх продуктивності та нормі витрати фарби для виробів відповідної групи складності:
n = S 0 * N / q, (3.89)
де S 0 - площа поверхні, що фарбується в 1 хв, м 2;
N - норма витрати матеріалу, г / м 2;
q - продуктивність одного розпилювача г / хв.
Продуктивність одного розпилювача
q = π * d н * q н, (3.90)
де d н - діаметр розпилювального насадка, см;
q н - питома витрата матеріалу на
Для нанесення грунтовки ЕП-0270 при загальній продуктивності камери 1200 м 2 / год вибираємо електромеханічний розпилювач з грибковою коронуючих насадкою (q н = 2 г * см -1 * хв -1), d н =
q = 3,14 * 10 * 2 = 62,8 г / хв.
n = 20 * 33,3 / 62,8 = 10,6.
Приймаються n = 12.
Для живлення дванадцяти розпилювачів необхідні чотири дозуючі установки типу ДХК.
б) Визначення розмірів камери
Ширина камери
У к = В і + 2 * У + 2 * l р + 2 * У п, (3.91)
де В - відстань між виробом і коронирующим насадком, В = 0,25 ... 0,3 м;
l р - довжина частини розпилювача, що знаходиться під високою напругою,
l р = 0,2 ... 0,35 м;
У п - відстань між стінкою камери і струмоведучими частинами розпилювача, У п = 1,0 ... 1,3 м.
У п = 1,68 + 2 * 0,3 + 0,3 + 2 * 1,1 =
Довжина камери при установці розпилювачів по обидві сторони від конвеєра
L к = (0,4 ... 0,5) * n + 2; (3.92)
L к = 0,5 * 10 + 2 =
Висота камери
Н к = Н і + h п, (3.93)
де h п - відстань від верху вироби до стелі камери, h п = 0,8 ... 1,0 м.
Н до = 1,42 + 1,0 =
в) Визначення розмірів прорізу для введення і виведення виробів.
Ширина транспортного прорізу
У пр = В і + 2 * У з, (3.94)
де В з - відстань між виробом і прорізом, У з = 0,15 ... 0,2 м.
У пр = 1,68 + 2 * 0,2 =
Висоту прорізу Н пр =
г) Визначення обсягу видаляється з камери повітря і вибір вентиляційних пристроїв.
Розрахунковий обсяг видаляється з камери повітря
V = 3600 * υ * F, (3.95)
де υ - швидкість повітря в отворах, υ = 0,4 ... 0,5 м / с;
F - площа перерізу отворів, м 2 (приймають з урахуванням перекриття їх виробом).
При ширині відкритого прорізу У пр =
Отже, площа, з якою відбувається відсмоктування повітря, становить 5,25 - 0,72 = 4,53 м 2.
Обсяг відсмоктується повітря з двох отворів
V = 3600 * 0,5 * 2 * 4,53 = 16308 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 800 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 12,5 з наступною характеристикою
Q = 16500 м 3 / год; Р = 800 Па; η = 0,7; ω = 60 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 16500 * 800 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,7 * 0,96 * 0,95) = 6,32 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-61-8 [6, с.173]
N = 7,5 кВт; n = 750 хв -1.
3.6 Розрахунок конвективної сушильної установки для сушіння другого шару грунту [7]
а) Визначення розмірів сушильної камери.
Ширина транспортного отвору визначається за формулою (3.31)
b 1 = 1,68 + 2 * 0,15 = 1,98 м ≈ 2 м.
Висота транспортного отвору визначається за формулою (3.32)
h 1 = 1,42 + 2 * 0,1 = 1,62 м ≈ 1,7 м.
Ширина камери (з урахуванням розміщення повітроводів) визначається за формулою (3.33)
В = 1,68 + 2 * 0,7 = 3,08 м ≈ 3,1 м.
Довжина камери визначається за формулою (3.34)
L = 1,2 * 20 +2 * 1,5 = 27 м.
Висота камери визначається за формулою (3.35)
Н = 1,42 + 0,8 + 1,32 = 3,54 м ≈ 3,6 м.
Розміри прорізу в місці проходження конвеєра з урахуванням розмірів каретки b з = 0,3 м; h з = 0,4 м.
Площа транспортного отвору визначається за формулою (3.36)
F пр = 2 * 1,7 + (2 + 0,3) / 2 * (1,32 - 0,1 - 0,4) + 0,3 * 0,4 = 4,7 м 2.
Поверхня стін сушильної камери визначається за формулою (3.37)
F 1 = 2 * (27 +3,1) * 3,6 - 2 * 4,7 = 207 м 2.
Поверхня стелі та підлоги сушильної камери визначається за формулою (3.38)
F 2 = 2 * 27 * 3,1 = 167 м 2.
Поверхня зовнішніх повітроводів визначається за формулою (3.39)
F 3 = 2 * 27 = 54 м 2.
б) Витрата теплоти в сушильній камері.
Теплові втрати через зовнішні огородження камери визначається за формулою (3.40)
Як теплоізоляція вибираємо мінеральну вату (шар товщиною 0,08 м). Тоді коефіцієнти теплопередачі [1, с. 217], кДж / (м 2 * ч * ° С)
k 1 = k 2 = 3,73; k 3 = 7,54.
W 1 = (207 * 3,73 + 167 * 3,73 + 54 * 7,54) * (150 - 15) = 243 292 кДж / ч.
Витрата тепла на нагрів виробів і транспорту визначається за формулою (3.41)
Значення t 2ізд і t 2тр розраховуємо за формулою (3.42)
Враховуючи, що S видавництва = 0,0014 м; S тр = 0,005 м, тоді
0,33 = 0,0014 * 7800 * 0,48 / (1 * 29,3) * 2,3 * lg [(150 - 15) / (150 - t 2ізд)];
0,33 = 0,005 * 7800 * 0,48 / (1 * 2,93) * 2,3 * lg [(150 - 15) / (150 - t 2тр)].
Вирішуючи ці рівняння, отримаємо
t 2ізд = 129 ° C і t 2тр = 70 ° С.
W 2 = 18000 * 0,48 * (129 - 15) + 3800 * 0,48 * (70 - 15) = 1085280 кДж / ч.
Витрата теплоти на нагрівання і випаровування розчинника з виробів визначається за формулою (3.43)
Масу розчинника, що поступає з виробами в камеру, визначаємо за формулою (3.44)
G в = 0,1 * 4800 = 480 кг / ч.
W 3 = 480 * [4,19 * (150 - 15) + 350] = 1421462 кДж / ч.
Витрата теплоти на нагрівання свіжого повітря визначається за формулою (3.45)
Маса повітря, вривається через відкриті прорізи G віз, за наявності повітряних завіс, якщо прийнято, що G зав / G віз = 1 (де G віз = G зав - маса повітря, що подається на повітряну завісу) розраховується за формулою (3.46) [1, с. 235]
Коефіцієнт μ залежить від типу завіси (одностороння або двостороння), а так само від співвідношення G зав / G віз і F щ / F пр (де F щ - площа щілини завіси, через яку виходить повітря, м 2) і кута виходу струменя завіси до площини прорізу.
Для розрахунку приймаємо: розміри щілини повітряної завіси 2,42 x 0,015 м (завісу встановлюємо по всій висоті отвору з двох сторін); кут виходу струменя завіси до площини отвору α = 45 °; температура суміші в отворі 75 ° С. Тоді щільність повітря буде дорівнює, кг / м 3 ρ н = 1,226; ρ вн = 0,946; ρ см = 1,013 [2, с.10]. Відношення F щ / F пр визначаємо за формулою (3.47)
Наведену ширину прорізу визначаємо за формулою (3.48)
Сумарну висоту отвору визначаємо за формулою (3.49)
h пр = 1,32 + 2,42 + 0,1 = 3,84 м.
b = 4,7 / 3,84 = 1,22 м.
F щ / F пр = 2 * 0,015 / 1,22 = 1 / 40, 6.
Відстань від нейтральної лінії до низу отвору визначаємо за формулою (3.50)
h нл = 4,7 / 2 * 2 = 1,8 м.
З урахуванням вищевказаних умов отримуємо μ = 0,160 [4, с.40].
G віз = 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.
Витрата повітря через два прорізу
G віз = 2 * G віз = 2 * 2322 = 4644 кг / ч.
Об'ємна витрата повітря через два прорізу визначаємо за формулою (3.51)
V віз = 4644 / 1,226 = 3788 м 3 / ч.
W 4 = 4644 * 1,0 * (150 - 15) = 626 940 кДж / ч.
Загальна витрата теплоти визначаємо за формулою (3.52)
ΣW = (243292 + 1085280 + 1421462 + 626940) * 1,2 = 4052369 кДж / ч.
в) Розрахунок горіння палива.
Теоретичний об'єм продуктів згоряння при спалюванні 1 м 3 газу визначаємо за формулою (3.53)
V ог = 1,14 * 35200 / (4,19 * 1000) + 0,25 = 9,83 м 3 / м 3.
Теоретичний об'єм повітря, необхідний для спалювання 1 м 3 газу визначаємо за формулою (3.54)
V ів = 1,09 * 35200 / (4,19 * 1000) - 0,25 = 8,9 м 3 / м 3.
Дійсний об'єм повітря, що подається для спалювання 1 м 3 газу, визначаємо за формулою (3.55)
V в = 1,15 * 8,9 = 10,2 м 3 / м 3.
Дійсний обсяг продуктів згоряння визначаємо за формулою (3.56)
V г = 9,83 + (1,15 - 1) * 8,9 = 11,17 м 3 / м 3.
Питома ентальпія продуктів згоряння визначаємо за формулою (3.57)
I пс = 35200 * 0,8 / 11,17 = 2521 кДж / м 3.
Кількість повітря, необхідне для розведення 1 м 3 димових газів до температури сушильного агента (приймаємо температуру сушильного агента t са = 400 ° С) визначаємо за формулою (3.58)
X = (2521 - 564) / (535,9 - 1,3 * 15) = 3,8 м 3 / м 3.
Витрата повітря на розведення димових газів, одержуваних при згорянні 1 м 3 газу, визначаємо за формулою (3.59)
V см = 11,17 * 3,8 = 42,5 м 3 / м 3.
Кількість повітря, що йде на горіння і розведення димових газів, визначаємо за формулою (3.60)
V α = 10,2 + 42,5 = 52,7 м 3 / м 3.
г) Підбір вентиляторів, топки і пальників.
Обсяг свіжого сушильного агента, що надходить з топки, визначаємо за формулою (3.61)
V са = 4052369 / (535,9 - 143,4) = 10 324 м 3 / ч.
Обсяг продуктів згоряння газу, необхідний для ведення процесу, визначаємо за формулою (3.62)
V пс = 10324 * (535,9 - 1,3 * 15) / (2521 - 1,3 * 15) = 2131 м 3 / ч.
Обсяг реціркуліруемая газоповітряної суміші визначаємо за формулою (3.63)
V рец = 10324 * (535,9 - 183) / (183 - 143,4) = 98 739 м 3 / ч.
Продуктивність рециркуляційного центру визначаємо за формулою (3.64)
V рец.ц = (76720 + 10324) * (273 + 180) / (273 + 15) = 136913 м 3 / ч.
Продуктивність витяжного центру визначаємо за формулою (3.65)
V ВЦ = (3788 + 10324) * (273 + 150) / (273 + 15) = 20727 м 3 / ч.
На сушарці встановлюємо один рециркуляционний вентилятор. Приймаються напір вентиляторів Р = 1000 Па.
Вибираємо рециркуляционний вентилятор Ц4 - 76 № 16 з наступного характеристикою [6, с.155]
Q = 138000 м 3 / год; Р = 1000 Па; η = 0,65; ω = 75 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 138000 * 1000 * 1,1 / (3600 * 1000 * 0,65 * 0,96 * 0,95) = 71,1 кВт.
Вибираємо електродвигун АО2-92-6 [6, с.173]
N = 75 кВт; n = 1000 хв -1.
На сушарці встановлюємо два витяжних вентилятора, які одночасно подають повітря на повітряні завіси. Продуктивність одного вентилятора визначаємо за формулою (3.66)
V 1 = (3788 + 3788 + 10324) * (273 + 150) / ((273 + 15) * 2) = 13145 м 3 / ч.
Приймаються напір вентиляторів Р = 700 Па.
Вибираємо вентилятор Ц14-46 № 5 з наступною характеристикою [6, с.158]
Q = 14000 м 3 / год; Р = 700 Па; η = 0,6; ω = 75 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 14000 * 700 * 1,1 / (3600 * 1000 * 0,6 * 0,95 * 0,96) = 5,47 кВт.
Вибираємо електродвигун АО2-61-6 [6, с.173]
N = 7,5 кВт; n = 750 хв -1.
Витрата газу в сушильній установці визначаємо за формулою (3.67)
В = 2120/11, 17 = 190 м 3 / ч.
Обсяг топки визначаємо за формулою (3.68)
V т = 190 * 35200 / (4 * 10 6) = 1,67 м 3.
Приймаються до установки круглу топку
Для спалювання газу вибираємо 4 інжекційних пальники [5, с.216] з продуктивністю 20 - 60 м 3 / ч.
Витрата повітря, що подається в топку на горіння і змішання, визначаємо за формулою (3.70)
V вт = 52,7 * 190 = 10013 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 3000 Па.
Вибираємо вентилятор ЦП7-40 № 6,3 з наступною характеристикою
Q = 10100 м 3 / год; Р = 3000 Па; η = 0,35; ω = 200 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 10100 * 3000 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,35 * 0,96 * 0,95) = 29 кВт
Вибираємо електродвигун типу АО2-72-2 [6, с.173]
N = 30 кВт; n = 3000 хв -1.
3.7 Розрахунок камери охолодження [7]
Час примусового охолодження виробів визначаємо за формулою (3.71)
τ = 60 * 0,48 * 300 * [ln (129 - 18) - ln (40 - 18)] / (80 * 190) = 1 хв.
Ширину камери охолодження визначаємо за формулою (3.72)
В = 1,68 + 2 * (0,15 + 0,45 + 0,1) = 3,08 м ≈ 3,1 м.
Висоту камери охолодження визначаємо за формулою (3.73)
Н = 1,42 + 0,75 + 0,1 = 2,27 м ≈ 2,3 м.
Довжину камери охолодження визначаємо за формулою (3.74)
L = 1,2 * 1 + 4,35 = 5,55 м ≈ 5,6 м.
Продуктивність припливного вентилятора визначаємо за формулою (3.75)
V пр = (18000 * 0,48 + 3800 * 0,48) * (129 - 40) / (1,0 * (35 - 18)) = 54782 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 900 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 16, з наступною характеристикою [6, с.155]
Q = 55000 м 3 / год; Р = 900 Па; η = 0,8; ω = 50 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 55000 * 900 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,8 * 0,96 * 0,9) = 20,7 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-81-8 [6, с.173]
N = 22 кВт; n = 750 хв -1.
Продуктивність витяжного вентилятора визначаємо за формулою (3.76)
V вит = 54782 + 2 * (1,68 + 0,3) * (1,42 + 0,2) * 0,3 * 3600 = 61710 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 850 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 16, з наступною характеристикою [6, с.155]
Q = 62000 м 3 / год; Р = 850 Па; η = 0,82; ω = 50 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 62000 * 850 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,82 * 0,96 * 0,9) = 21,5 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-82-8 [6, с.173]
N = 30 кВт; n = 750 хв -1.
4. Опис технологічного процесу
Процес грунтування кузова легкового автомобіля складається з двох основних стадій. Перша стадія полягає в нанесенні першого шару грунту методом катофореза, промиванні кузова ультрафільтратом і водою демінералізованої з подальшою сушкою покриття та охолодженням. Друга стадія полягає в нанесенні другого шару грунту методом пневматичного розпилення і методом електростатичного розпилення з наступним сушінням покриття та охолодженням.
4.1 Перша стадія
а) Нанесення первинного грунту методом катодного електроосадження.
Процес утворення покриття електроосадження полягає в осадженні частинок лакофарбового матеріалу на металеві поверхні кузова з водного розчину під дією струму.
При катофорезном методі забарвлення на кузов (катод) подається негативний заряд за допомогою спеціальної клеми і токоведущей каретки, яка пересувається синхронно з кузовом по допоміжному конвеєру.
Основні реакції, які у процесі електроосадження:
Електроліз (розкладання) води на катоді (кузові):
2Н 2 О +2 е → Н 2 ↑ + 2ОН -
На аноді:
Н 2 О → О2 ↑ + 4Н + + 4е
Щоб єднальна смола була розчинна у воді, її нейтралізують кислотами:
П-(NR 2) n + НСООН ↔ П-(NR 2 H) n + + HCOO ~
Осадження частинок ЛФМ на металеву поверхню з водного розчину під впливом струму (освіта плівки):
П-(NR 2 H) n + + OH ~ → П-(NR 2) n ↓ + H 2 O
Розчинна Іонізована `Нерозчинна частка ЛФМ
молекула смоли на поверхні металу.
Відведення кислоти з розчину під дією струму через діалізні кишені:
HCOO - + H + → HCOOH
Умови проведення процесу електроосадження:
1) Тривалість електроосадження, τ = 2 хв;
2) Температура грунту, t = 30 - 35 ° С;
3) Водневий показник грунту, рН = 5,7 - 6,1;
4) Напруга:
1 ступінь - 200 - 300 В,
2 ступінь - 220 - 400 В;
5) Сила струму, I = 0 - 700 А.
б) Промивання кузова ультрафільтратом і водою демінералізованої.
Промивання необхідна для видалення з виробу надлишку лакофарбового матеріалу і піни. Промивання складається з трьох промивних зон. На контур у першій зоні промивання подається демінералізована вода. На контури другої зони промивання подається чистий фільтрат, тобто низькомолекулярні рідини відокремлені від високомолекулярного грунту на установці ультрафільтрації. На контури третьої зони промивання подається демінералізована вода.
в) Сушка катофорезного покриття.
Після зони промивання кузова обдуваються стисненим повітрям і надходять в камеру демонтажу струмопідвідний каретки. У камері проводиться від'єднання токоведущей каретки і кузов надходить у сушильну камеру.
Сушіння покриття полягає в освіті поперечних зв'язків (сітчастої структури) між молекулами пов'язує і випаровуванні вологи з плівки. Сушіння здійснюється в конвекційної сушильній камері. У камеру сушіння подається суміш повітря та топкових газів, одержуваних у процесі спалювання природного газу. Тривалість сушіння - 30 хвилин, температура сушіння - 180 ° С. Відпрацьована газоповітряна суміш викидається в атмосферу.
г) Охолодження
Після камери сушіння грунтований кузов поступає в камеру охолодження. У камері охолодження кузов обдувається холодним повітрям. Час охолодження - 1 хв, температура кузова після виходу з камери охолодження - 40 ° С.
4.2 Друга стадія
а) Пневматичне розпилення вторинного грунту.
Проводиться за допомогою пневматичних розпилювачів (пістолетів) типу С-765. Дана операція необхідна для нанесення вторинного грунту в місця які не може прогрунтувати автоматична установка при електростатичному методі нанесення. Малярі розташовані по обидві сторони від конвеєра.
б) Нанесення вторинного грунту на кузов методом електростатики.
Кузов легкового автомобіля заземлюється через конвеєр, а з автоматичної установки розпорошуються заряджені частинки вторинного грунту. На установці електростатичного розпилення 12 грибкових розпилювачів, розпилювачі розташовані по обидві сторони від конвеєра. Два розпилювача розташовані над кузовом легкового автомобіля, два знизу і по чотири грибкових розпилювача з боків.
в) Сушіння другого шару грунту.
Сушіння покриття полягає в освіті сітчастої структури і випаровуванні розчинника з плівки. Сушіння здійснюється в конвекційної сушильній камері. У камеру сушіння подається суміш повітря та топкових газів, одержуваних у процесі спалювання природного газу. Тривалість сушіння - 20 хвилин, температура сушіння - 150 ° С. Відпрацьована газоповітряна суміш відправляється на каталітичний дожігом, так як вона містить органічний розчинник.
г) Охолодження
Після камери сушіння грунтований кузов поступає в камеру охолодження. У камері охолодження кузов обдувається холодним повітрям. Час охолодження - 1 хв, температура кузова після виходу з камери охолодження - 40 ° С.
5. Техніка безпеки
5.1 Утилізація відходів
Ванна катодного електроосадження забезпечена установкою ультрафільтрації. Застосування ультрафільтрації в установках електроосадження дозволяє значно зменшити втрати лакофарбового матеріалу і свіжої води, спростити обслуговування ванни. У процесі ультрафільтрації пігменти і плівкоутворювачі відокремлюються від низькомолекулярних речовин (води, органічних розчинників та інших продуктів нейтралізації грунту). Пігменти і плівкоутворювачі подаються у ванну, а низькомолекулярні речовини подаються на промивання кузова від надлишку лакофарбового матеріалу. Надалі ультрафильтрат йде на локальні очисні споруди. Відпрацьована діменіралізованная вода застосовується також для промивання кузова надходить на локальні очисні споруди. Ультрафильтрат і відпрацьована діменіралізованная вода є кислими стоками.
Газоповітряна суміш, що використовується в якості сушильного агента в конвективної сушильній установці застосовується для сушіння другого шару грунту, містить органічні розчинники. Відпрацьовану газовоздушгую суміш необхідно відправляти на каталітичний дожігом. А газоповітряна суміш, що використовується для сушіння першого шару грунту, не містить шкідливих речовин. Відпрацьована газоповітряна суміш викидається в атмосферу.
Повітря, що використовується в якості хладогенту в камерах охолодження, можна використовувати в калориферах для обігріву приміщень у холодні пори року.
Вода, яка використовується як уловлювач лакофарбового матеріал у камерах пневматичного й електростатичного розпилення, а так само вода подається на гідрофільтри, містить частинки лакофарбового матеріалу. Вода забруднена частинками лакофарбового матеріалу подається на деконтацію, де лакофарбовий матеріал коагулюють і очищену таким чином воду можна знову подавати в камери пневматичного й електростатичного розпилення і на гідрофільтри. Скоагульованого лакорасочний матеріал можна використовувати для отримання невідповідальних покриттів.
Повітряний подається в камеру пневматичного розпилення забруднюється лакофарбовим матеріалом. Забруднене повітря проходить через гідрофільтри і викидається в атмосферу.
5.2 Техніка безпеки при роботі в камерах пневматичного розпилення
1) До роботи з підготовки поверхні і нанесення лакофарбових матеріалів допускаються особи віком не молодше 18 років, які пройшли попередній при вступі на роботу медичний огляд, вступний та первинний інструктажі на робочому місці, навчання, перевірку знань та стажування.
2) Вентилятори витяжних систем можуть бути виготовлені з отриманням відповідних сертифікатів і застосовуватись згідно з категорією приміщень з викидом повітря за межі приміщень.
3) Усі особи, які працюють з лакофарбовими матеріалами, повинні бути забезпечені відповідно до типових галузевих норм безкоштовної видачі засобів індивідуального захисту: спецодягом, спецвзуттям, засобами захисту рук згідно з ГОСТ 12.4.103 (при виготовленні - комбінезоном, брезентовим фартухом, при нанесенні пневморозпилення - засобами захисту органів зору - окулярами типу ЗП за ГОСТ 12.4.013, засобами захисту органів дихання за ГОСТ 12.4.034 і респіраторами РМП-62, чоловічими і жіночими костюмами для малярів). Руки слід захищати гумовими рукавичками, надітими поверх бавовняних рукавичок. Всі особи, які працюють з лакофарбовими матеріалами, повинні регулярно проходити у встановленому порядку періодичні медичні огляди.
4) При нанесенні покриттів пневморозпилення перед початком робіт апарати і шланги слід перевірити й випробувати на тиск, що перевищує в 1,5 раза робочий. Манометри на пневматичних фарбувальних апаратах повинні бути опломбовані.
5) При пневматичної забарвленням необхідно працювати у справній, щільно застебнутому спецодязі і головному уборі (шолом) або в хустці (для жінок). Не допускається носіння одягу з синтетичних матеріалів (нейлон, перлон і т.д.), шовку, що сприяють електризації, а також кілець і браслетів, на яких акумулюються заряди статичної електрики.
6) У фарбувальних цехах повинні бути аптечки з набором медикаментів і перев'язувальних засобів, для надання першої (долікарської) допомоги при нещасних випадках. На видних місцях вивішувати плакати з правилами надання першої допомоги.
7) Робота малярів, пов'язана із забарвленням ручними розпилювачами, повинна відноситися до категорії середньої тяжкості.
Список використаної літератури
1. Гоц В.Л. Обладнання цехів з нанесення полімерних покриттів. - М.: Машинобудування, 1980. - 279 с.
2. Павлов К.Ф., Романків П.Г., Носков А.А. Приклади і задачі за курсом процесів і апаратів хімічної технології. - Л.: Хімія, 1976. - 552 с.
3. Збірник довідкових таблиць для курсового і дипломного проектування / Уклад.: Л.М. Лейбзон - Ярославль, ЯПІ, 1976. - 61 с.
4.Справочние таблиці обладнання цехів забарвлення: Методичні вказівки / Укл.: В.Д. Сухов, В.М. Терес. - Ярославль, ЯПІ, 1987. - 34 с.
5. Альбом устаткування фарбувальних цехів / Укл.: С.І. Борисенко, В.І. Майзель, В.П. Окунь и др. - М.: - Хімія, 1975 - 320 с.
6. Калінушкін М.П. Насоси і вентилятори. - М.: Вища школа, 1987. - 176 с.
7. Приклади розрахунків обладнання цехів забарвлення: Методичні вказівки для курсового і дипломного проектування / Уклад. : В.М. Тарасов, В.Д. Сухов. - Ярославль, 1986. - 32 с.
8. Обладнання та установки цехів забарвлення: методичні вказівки по курсовому проектуванню / Укл.: М.М. Могилевич, Р.К. Абрамян, В.І. Кузьмичов, В.І. Бунтова. - Ярославль, ЯПІ, 1978 - 48 с.
9. Основні процеси та апарати хімічної технології: Посібник з проектування / За ре. Ю.І. Дитнерского. - М.: - Хімія, 1983. - 272 с.
10. СТО 706 - 2006. Проекти курсові та дипломні: Вимоги до оформлення графічної частини дипломних і курсових проектів хіміко-технологічних спеціальностей. - Ярославль: ЯГТУ, 2006. - 59 с.
F 2 = 2 * 27 * 3,1 = 167 м 2.
Поверхня зовнішніх повітроводів визначається за формулою (3.39)
F 3 = 2 * 27 = 54 м 2.
б) Витрата теплоти в сушильній камері.
Теплові втрати через зовнішні огородження камери визначається за формулою (3.40)
Як теплоізоляція вибираємо мінеральну вату (шар товщиною 0,08 м). Тоді коефіцієнти теплопередачі [1, с. 217], кДж / (м 2 * ч * ° С)
k 1 = k 2 = 3,73; k 3 = 7,54.
W 1 = (207 * 3,73 + 167 * 3,73 + 54 * 7,54) * (150 - 15) = 243 292 кДж / ч.
Витрата тепла на нагрів виробів і транспорту визначається за формулою (3.41)
Значення t 2ізд і t 2тр розраховуємо за формулою (3.42)
Враховуючи, що S видавництва = 0,0014 м; S тр = 0,005 м, тоді
0,33 = 0,0014 * 7800 * 0,48 / (1 * 29,3) * 2,3 * lg [(150 - 15) / (150 - t 2ізд)];
0,33 = 0,005 * 7800 * 0,48 / (1 * 2,93) * 2,3 * lg [(150 - 15) / (150 - t 2тр)].
Вирішуючи ці рівняння, отримаємо
t 2ізд = 129 ° C і t 2тр = 70 ° С.
W 2 = 18000 * 0,48 * (129 - 15) + 3800 * 0,48 * (70 - 15) = 1085280 кДж / ч.
Витрата теплоти на нагрівання і випаровування розчинника з виробів визначається за формулою (3.43)
Масу розчинника, що поступає з виробами в камеру, визначаємо за формулою (3.44)
G в = 0,1 * 4800 = 480 кг / ч.
W 3 = 480 * [4,19 * (150 - 15) + 350] = 1421462 кДж / ч.
Витрата теплоти на нагрівання свіжого повітря визначається за формулою (3.45)
Маса повітря, вривається через відкриті прорізи G віз, за наявності повітряних завіс, якщо прийнято, що G зав / G віз = 1 (де G віз = G зав - маса повітря, що подається на повітряну завісу) розраховується за формулою (3.46) [1, с. 235]
Коефіцієнт μ залежить від типу завіси (одностороння або двостороння), а так само від співвідношення G зав / G віз і F щ / F пр (де F щ - площа щілини завіси, через яку виходить повітря, м 2) і кута виходу струменя завіси до площини прорізу.
Для розрахунку приймаємо: розміри щілини повітряної завіси 2,42 x 0,015 м (завісу встановлюємо по всій висоті отвору з двох сторін); кут виходу струменя завіси до площини отвору α = 45 °; температура суміші в отворі 75 ° С. Тоді щільність повітря буде дорівнює, кг / м 3 ρ н = 1,226; ρ вн = 0,946; ρ см = 1,013 [2, с.10]. Відношення F щ / F пр визначаємо за формулою (3.47)
Наведену ширину прорізу визначаємо за формулою (3.48)
Сумарну висоту отвору визначаємо за формулою (3.49)
h пр = 1,32 + 2,42 + 0,1 = 3,84 м.
b = 4,7 / 3,84 = 1,22 м.
F щ / F пр = 2 * 0,015 / 1,22 = 1 / 40, 6.
Відстань від нейтральної лінії до низу отвору визначаємо за формулою (3.50)
h нл = 4,7 / 2 * 2 = 1,8 м.
З урахуванням вищевказаних умов отримуємо μ = 0,160 [4, с.40].
G віз = 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.
Витрата повітря через два прорізу
G віз = 2 * G віз = 2 * 2322 = 4644 кг / ч.
Об'ємна витрата повітря через два прорізу визначаємо за формулою (3.51)
V віз = 4644 / 1,226 = 3788 м 3 / ч.
W 4 = 4644 * 1,0 * (150 - 15) = 626 940 кДж / ч.
Загальна витрата теплоти визначаємо за формулою (3.52)
ΣW = (243292 + 1085280 + 1421462 + 626940) * 1,2 = 4052369 кДж / ч.
в) Розрахунок горіння палива.
Теоретичний об'єм продуктів згоряння при спалюванні 1 м 3 газу визначаємо за формулою (3.53)
V ог = 1,14 * 35200 / (4,19 * 1000) + 0,25 = 9,83 м 3 / м 3.
Теоретичний об'єм повітря, необхідний для спалювання 1 м 3 газу визначаємо за формулою (3.54)
V ів = 1,09 * 35200 / (4,19 * 1000) - 0,25 = 8,9 м 3 / м 3.
Дійсний об'єм повітря, що подається для спалювання 1 м 3 газу, визначаємо за формулою (3.55)
V в = 1,15 * 8,9 = 10,2 м 3 / м 3.
Дійсний обсяг продуктів згоряння визначаємо за формулою (3.56)
V г = 9,83 + (1,15 - 1) * 8,9 = 11,17 м 3 / м 3.
Питома ентальпія продуктів згоряння визначаємо за формулою (3.57)
I пс = 35200 * 0,8 / 11,17 = 2521 кДж / м 3.
Кількість повітря, необхідне для розведення 1 м 3 димових газів до температури сушильного агента (приймаємо температуру сушильного агента t са = 400 ° С) визначаємо за формулою (3.58)
X = (2521 - 564) / (535,9 - 1,3 * 15) = 3,8 м 3 / м 3.
Витрата повітря на розведення димових газів, одержуваних при згорянні 1 м 3 газу, визначаємо за формулою (3.59)
V см = 11,17 * 3,8 = 42,5 м 3 / м 3.
Кількість повітря, що йде на горіння і розведення димових газів, визначаємо за формулою (3.60)
V α = 10,2 + 42,5 = 52,7 м 3 / м 3.
г) Підбір вентиляторів, топки і пальників.
Обсяг свіжого сушильного агента, що надходить з топки, визначаємо за формулою (3.61)
V са = 4052369 / (535,9 - 143,4) = 10 324 м 3 / ч.
Обсяг продуктів згоряння газу, необхідний для ведення процесу, визначаємо за формулою (3.62)
V пс = 10324 * (535,9 - 1,3 * 15) / (2521 - 1,3 * 15) = 2131 м 3 / ч.
Обсяг реціркуліруемая газоповітряної суміші визначаємо за формулою (3.63)
V рец = 10324 * (535,9 - 183) / (183 - 143,4) = 98 739 м 3 / ч.
Продуктивність рециркуляційного центру визначаємо за формулою (3.64)
V рец.ц = (76720 + 10324) * (273 + 180) / (273 + 15) = 136913 м 3 / ч.
Продуктивність витяжного центру визначаємо за формулою (3.65)
V ВЦ = (3788 + 10324) * (273 + 150) / (273 + 15) = 20727 м 3 / ч.
На сушарці встановлюємо один рециркуляционний вентилятор. Приймаються напір вентиляторів Р = 1000 Па.
Вибираємо рециркуляционний вентилятор Ц4 - 76 № 16 з наступного характеристикою [6, с.155]
Q = 138000 м 3 / год; Р = 1000 Па; η = 0,65; ω = 75 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 138000 * 1000 * 1,1 / (3600 * 1000 * 0,65 * 0,96 * 0,95) = 71,1 кВт.
Вибираємо електродвигун АО2-92-6 [6, с.173]
N = 75 кВт; n = 1000 хв -1.
На сушарці встановлюємо два витяжних вентилятора, які одночасно подають повітря на повітряні завіси. Продуктивність одного вентилятора визначаємо за формулою (3.66)
V 1 = (3788 + 3788 + 10324) * (273 + 150) / ((273 + 15) * 2) = 13145 м 3 / ч.
Приймаються напір вентиляторів Р = 700 Па.
Вибираємо вентилятор Ц14-46 № 5 з наступною характеристикою [6, с.158]
Q = 14000 м 3 / год; Р = 700 Па; η = 0,6; ω = 75 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 14000 * 700 * 1,1 / (3600 * 1000 * 0,6 * 0,95 * 0,96) = 5,47 кВт.
Вибираємо електродвигун АО2-61-6 [6, с.173]
N = 7,5 кВт; n = 750 хв -1.
Витрата газу в сушильній установці визначаємо за формулою (3.67)
В = 2120/11, 17 = 190 м 3 / ч.
Обсяг топки визначаємо за формулою (3.68)
V т = 190 * 35200 / (4 * 10 6) = 1,67 м 3.
Приймаються до установки круглу топку
Для спалювання газу вибираємо 4 інжекційних пальники [5, с.216] з продуктивністю 20 - 60 м 3 / ч.
Витрата повітря, що подається в топку на горіння і змішання, визначаємо за формулою (3.70)
V вт = 52,7 * 190 = 10013 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 3000 Па.
Вибираємо вентилятор ЦП7-40 № 6,3 з наступною характеристикою
Q = 10100 м 3 / год; Р = 3000 Па; η = 0,35; ω = 200 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 10100 * 3000 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,35 * 0,96 * 0,95) = 29 кВт
Вибираємо електродвигун типу АО2-72-2 [6, с.173]
N = 30 кВт; n = 3000 хв -1.
3.7 Розрахунок камери охолодження [7]
Час примусового охолодження виробів визначаємо за формулою (3.71)
τ = 60 * 0,48 * 300 * [ln (129 - 18) - ln (40 - 18)] / (80 * 190) = 1 хв.
Ширину камери охолодження визначаємо за формулою (3.72)
В = 1,68 + 2 * (0,15 + 0,45 + 0,1) = 3,08 м ≈ 3,1 м.
Висоту камери охолодження визначаємо за формулою (3.73)
Н = 1,42 + 0,75 + 0,1 = 2,27 м ≈ 2,3 м.
Довжину камери охолодження визначаємо за формулою (3.74)
L = 1,2 * 1 + 4,35 = 5,55 м ≈ 5,6 м.
Продуктивність припливного вентилятора визначаємо за формулою (3.75)
V пр = (18000 * 0,48 + 3800 * 0,48) * (129 - 40) / (1,0 * (35 - 18)) = 54782 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 900 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 16, з наступною характеристикою [6, с.155]
Q = 55000 м 3 / год; Р = 900 Па; η = 0,8; ω = 50 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 55000 * 900 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,8 * 0,96 * 0,9) = 20,7 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-81-8 [6, с.173]
N = 22 кВт; n = 750 хв -1.
Продуктивність витяжного вентилятора визначаємо за формулою (3.76)
V вит = 54782 + 2 * (1,68 + 0,3) * (1,42 + 0,2) * 0,3 * 3600 = 61710 м 3 / ч.
Приймаються напір вентилятора Р = 850 Па.
Вибираємо вентилятор Ц4-76 № 16, з наступною характеристикою [6, с.155]
Q = 62000 м 3 / год; Р = 850 Па; η = 0,82; ω = 50 с -1.
Необхідну потужність електродвигуна розраховуємо за формулою (3.17)
N = 62000 * 850 * 1,1 / (1000 * 3600 * 0,82 * 0,96 * 0,9) = 21,5 кВт.
Вибираємо електродвигун типу АО2-82-8 [6, с.173]
N = 30 кВт; n = 750 хв -1.
4. Опис технологічного процесу
Процес грунтування кузова легкового автомобіля складається з двох основних стадій. Перша стадія полягає в нанесенні першого шару грунту методом катофореза, промиванні кузова ультрафільтратом і водою демінералізованої з подальшою сушкою покриття та охолодженням. Друга стадія полягає в нанесенні другого шару грунту методом пневматичного розпилення і методом електростатичного розпилення з наступним сушінням покриття та охолодженням.
4.1 Перша стадія
а) Нанесення первинного грунту методом катодного електроосадження.
Процес утворення покриття електроосадження полягає в осадженні частинок лакофарбового матеріалу на металеві поверхні кузова з водного розчину під дією струму.
При катофорезном методі забарвлення на кузов (катод) подається негативний заряд за допомогою спеціальної клеми і токоведущей каретки, яка пересувається синхронно з кузовом по допоміжному конвеєру.
Основні реакції, які у процесі електроосадження:
Електроліз (розкладання) води на катоді (кузові):
2Н 2 О +2 е → Н 2 ↑ + 2ОН -
На аноді:
Н 2 О → О2 ↑ + 4Н + + 4е
Щоб єднальна смола була розчинна у воді, її нейтралізують кислотами:
П-(NR 2) n + НСООН ↔ П-(NR 2 H) n + + HCOO ~
Осадження частинок ЛФМ на металеву поверхню з водного розчину під впливом струму (освіта плівки):
П-(NR 2 H) n + + OH ~ → П-(NR 2) n ↓ + H 2 O
Розчинна Іонізована `Нерозчинна частка ЛФМ
молекула смоли на поверхні металу.
Відведення кислоти з розчину під дією струму через діалізні кишені:
HCOO - + H + → HCOOH
Умови проведення процесу електроосадження:
1) Тривалість електроосадження, τ = 2 хв;
2) Температура грунту, t = 30 - 35 ° С;
3) Водневий показник грунту, рН = 5,7 - 6,1;
4) Напруга:
1 ступінь - 200 - 300 В,
2 ступінь - 220 - 400 В;
5) Сила струму, I = 0 - 700 А.
б) Промивання кузова ультрафільтратом і водою демінералізованої.
Промивання необхідна для видалення з виробу надлишку лакофарбового матеріалу і піни. Промивання складається з трьох промивних зон. На контур у першій зоні промивання подається демінералізована вода. На контури другої зони промивання подається чистий фільтрат, тобто низькомолекулярні рідини відокремлені від високомолекулярного грунту на установці ультрафільтрації. На контури третьої зони промивання подається демінералізована вода.
в) Сушка катофорезного покриття.
Після зони промивання кузова обдуваються стисненим повітрям і надходять в камеру демонтажу струмопідвідний каретки. У камері проводиться від'єднання токоведущей каретки і кузов надходить у сушильну камеру.
Сушіння покриття полягає в освіті поперечних зв'язків (сітчастої структури) між молекулами пов'язує і випаровуванні вологи з плівки. Сушіння здійснюється в конвекційної сушильній камері. У камеру сушіння подається суміш повітря та топкових газів, одержуваних у процесі спалювання природного газу. Тривалість сушіння - 30 хвилин, температура сушіння - 180 ° С. Відпрацьована газоповітряна суміш викидається в атмосферу.
г) Охолодження
Після камери сушіння грунтований кузов поступає в камеру охолодження. У камері охолодження кузов обдувається холодним повітрям. Час охолодження - 1 хв, температура кузова після виходу з камери охолодження - 40 ° С.
4.2 Друга стадія
а) Пневматичне розпилення вторинного грунту.
Проводиться за допомогою пневматичних розпилювачів (пістолетів) типу С-765. Дана операція необхідна для нанесення вторинного грунту в місця які не може прогрунтувати автоматична установка при електростатичному методі нанесення. Малярі розташовані по обидві сторони від конвеєра.
б) Нанесення вторинного грунту на кузов методом електростатики.
Кузов легкового автомобіля заземлюється через конвеєр, а з автоматичної установки розпорошуються заряджені частинки вторинного грунту. На установці електростатичного розпилення 12 грибкових розпилювачів, розпилювачі розташовані по обидві сторони від конвеєра. Два розпилювача розташовані над кузовом легкового автомобіля, два знизу і по чотири грибкових розпилювача з боків.
в) Сушіння другого шару грунту.
Сушіння покриття полягає в освіті сітчастої структури і випаровуванні розчинника з плівки. Сушіння здійснюється в конвекційної сушильній камері. У камеру сушіння подається суміш повітря та топкових газів, одержуваних у процесі спалювання природного газу. Тривалість сушіння - 20 хвилин, температура сушіння - 150 ° С. Відпрацьована газоповітряна суміш відправляється на каталітичний дожігом, так як вона містить органічний розчинник.
г) Охолодження
Після камери сушіння грунтований кузов поступає в камеру охолодження. У камері охолодження кузов обдувається холодним повітрям. Час охолодження - 1 хв, температура кузова після виходу з камери охолодження - 40 ° С.
5. Техніка безпеки
5.1 Утилізація відходів
Ванна катодного електроосадження забезпечена установкою ультрафільтрації. Застосування ультрафільтрації в установках електроосадження дозволяє значно зменшити втрати лакофарбового матеріалу і свіжої води, спростити обслуговування ванни. У процесі ультрафільтрації пігменти і плівкоутворювачі відокремлюються від низькомолекулярних речовин (води, органічних розчинників та інших продуктів нейтралізації грунту). Пігменти і плівкоутворювачі подаються у ванну, а низькомолекулярні речовини подаються на промивання кузова від надлишку лакофарбового матеріалу. Надалі ультрафильтрат йде на локальні очисні споруди. Відпрацьована діменіралізованная вода застосовується також для промивання кузова надходить на локальні очисні споруди. Ультрафильтрат і відпрацьована діменіралізованная вода є кислими стоками.
Газоповітряна суміш, що використовується в якості сушильного агента в конвективної сушильній установці застосовується для сушіння другого шару грунту, містить органічні розчинники. Відпрацьовану газовоздушгую суміш необхідно відправляти на каталітичний дожігом. А газоповітряна суміш, що використовується для сушіння першого шару грунту, не містить шкідливих речовин. Відпрацьована газоповітряна суміш викидається в атмосферу.
Повітря, що використовується в якості хладогенту в камерах охолодження, можна використовувати в калориферах для обігріву приміщень у холодні пори року.
Вода, яка використовується як уловлювач лакофарбового матеріал у камерах пневматичного й електростатичного розпилення, а так само вода подається на гідрофільтри, містить частинки лакофарбового матеріалу. Вода забруднена частинками лакофарбового матеріалу подається на деконтацію, де лакофарбовий матеріал коагулюють і очищену таким чином воду можна знову подавати в камери пневматичного й електростатичного розпилення і на гідрофільтри. Скоагульованого лакорасочний матеріал можна використовувати для отримання невідповідальних покриттів.
Повітряний подається в камеру пневматичного розпилення забруднюється лакофарбовим матеріалом. Забруднене повітря проходить через гідрофільтри і викидається в атмосферу.
5.2 Техніка безпеки при роботі в камерах пневматичного розпилення
1) До роботи з підготовки поверхні і нанесення лакофарбових матеріалів допускаються особи віком не молодше 18 років, які пройшли попередній при вступі на роботу медичний огляд, вступний та первинний інструктажі на робочому місці, навчання, перевірку знань та стажування.
2) Вентилятори витяжних систем можуть бути виготовлені з отриманням відповідних сертифікатів і застосовуватись згідно з категорією приміщень з викидом повітря за межі приміщень.
3) Усі особи, які працюють з лакофарбовими матеріалами, повинні бути забезпечені відповідно до типових галузевих норм безкоштовної видачі засобів індивідуального захисту: спецодягом, спецвзуттям, засобами захисту рук згідно з ГОСТ 12.4.103 (при виготовленні - комбінезоном, брезентовим фартухом, при нанесенні пневморозпилення - засобами захисту органів зору - окулярами типу ЗП за ГОСТ 12.4.013, засобами захисту органів дихання за ГОСТ 12.4.034 і респіраторами РМП-62, чоловічими і жіночими костюмами для малярів). Руки слід захищати гумовими рукавичками, надітими поверх бавовняних рукавичок. Всі особи, які працюють з лакофарбовими матеріалами, повинні регулярно проходити у встановленому порядку періодичні медичні огляди.
4) При нанесенні покриттів пневморозпилення перед початком робіт апарати і шланги слід перевірити й випробувати на тиск, що перевищує в 1,5 раза робочий. Манометри на пневматичних фарбувальних апаратах повинні бути опломбовані.
5) При пневматичної забарвленням необхідно працювати у справній, щільно застебнутому спецодязі і головному уборі (шолом) або в хустці (для жінок). Не допускається носіння одягу з синтетичних матеріалів (нейлон, перлон і т.д.), шовку, що сприяють електризації, а також кілець і браслетів, на яких акумулюються заряди статичної електрики.
6) У фарбувальних цехах повинні бути аптечки з набором медикаментів і перев'язувальних засобів, для надання першої (долікарської) допомоги при нещасних випадках. На видних місцях вивішувати плакати з правилами надання першої допомоги.
7) Робота малярів, пов'язана із забарвленням ручними розпилювачами, повинна відноситися до категорії середньої тяжкості.
Список використаної літератури
1. Гоц В.Л. Обладнання цехів з нанесення полімерних покриттів. - М.: Машинобудування, 1980. - 279 с.
2. Павлов К.Ф., Романків П.Г., Носков А.А. Приклади і задачі за курсом процесів і апаратів хімічної технології. - Л.: Хімія, 1976. - 552 с.
3. Збірник довідкових таблиць для курсового і дипломного проектування / Уклад.: Л.М. Лейбзон - Ярославль, ЯПІ, 1976. - 61 с.
4.Справочние таблиці обладнання цехів забарвлення: Методичні вказівки / Укл.: В.Д. Сухов, В.М. Терес. - Ярославль, ЯПІ, 1987. - 34 с.
5. Альбом устаткування фарбувальних цехів / Укл.: С.І. Борисенко, В.І. Майзель, В.П. Окунь и др. - М.: - Хімія, 1975 - 320 с.
6. Калінушкін М.П. Насоси і вентилятори. - М.: Вища школа, 1987. - 176 с.
7. Приклади розрахунків обладнання цехів забарвлення: Методичні вказівки для курсового і дипломного проектування / Уклад. : В.М. Тарасов, В.Д. Сухов. - Ярославль, 1986. - 32 с.
8. Обладнання та установки цехів забарвлення: методичні вказівки по курсовому проектуванню / Укл.: М.М. Могилевич, Р.К. Абрамян, В.І. Кузьмичов, В.І. Бунтова. - Ярославль, ЯПІ, 1978 - 48 с.
9. Основні процеси та апарати хімічної технології: Посібник з проектування / За ре. Ю.І. Дитнерского. - М.: - Хімія, 1983. - 272 с.
10. СТО 706 - 2006. Проекти курсові та дипломні: Вимоги до оформлення графічної частини дипломних і курсових проектів хіміко-технологічних спеціальностей. - Ярославль: ЯГТУ, 2006. - 59 с.