Автоматическая линия цинкования в барабанахСтраница 17
U= (1 - b) × [Ea – Ek + (1 + a) × I × R + DUП], (4.15)
где DUП – падение напряжения в перфорации барабана, В;
b - коэффициент, учитывающий потери напряжения в контактах;
a - коэффициент, учитывающий увеличение падения напряжения за счёт газонаполнения;
R – сопротивление электролита;
Ea,Ek – потенциалы катода и анода при верхних плотностях тока,В.
Падение напряжения в электролите I×R определяют по формуле:
, (4.16)
где c - электропроводность электролита;
icp – средняя плотность тока, определяемая по формуле:
, (4.17)
где iк, iа – катодная и анодная плотности тока;
Lср – среднее расстояние до деталей, определяется по формуле:
Lср = (Lд + Lб) / 2, (4.18)
где Lб – расстояние от анода до ближних деталей в барабане;
Lд - расстояние от анода до центра барабана.
Lд = Wшт / 2, (4.19)
Lб = (Wшт / 2) - rбар, (4.20)
где Wшт – расстояние между анодными штангами;
rбар – радиус описанной окружности барабана.
, (4.21)
где d - толщина стенки барабана;
ò - степень перфорации барабана.
Боковая перфорированная поверхность барабана, прогруженная в электролит:
Sбар = 6 × Lбар × Wгр × 2/3, (4.22)
где Lбар – длинна барабана;
Wгр – ширина грани барабана.
Ванна цинкования:
Lбар=0,61 м; Wгр=0,17 м; ò=0,2; d=0,01 м; a=0,01; b=0,02; c=30 Ом-1×м-1; Sез=2,5 м2; Ea=–1,39 В; Ek=–1,6 В; Wшт=0,6 м; rбар=0,17 м; iк=100 А/м2; iа=150 А/м2.
Sбар = 6 × 0,61 × 0,17× 2/3 = 0,4148 м2,
= 122,47 А/м2,
Lд = 0,6 / 2 = 0,3 м,
Lб = (0,6 / 2) – 0,17 = 0,13 м,
Lср = (0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,
I = 1,05 × 122,47 × 2,5 = 321,5 А,
= 0,88 В,
=1,29 В,
U= (1 – 0,02) × [–1,39 + 1,6 + (1 + 0,01) × 0,88 + 1,29] = 2,34 В.
Ванна электрохимического обезжиривания:
Lбар=0,61 м; Wгр=0,17 м; ò=0,2; d=0,01 м; a=0,2; b=0,02; c=40 Ом-1×м-1; Sез=2,5 м2; Ea=–1,58 В; Ek=–0,9 В; Wшт=0,6 м; rбар=0,17 м; iк=500 А/м2; iа=150 А/м2.
Sбар = 6 × 0,61 × 0,17× 2/3 = 0,4148 м2,
= 273,86 А/м2,
Lд = 0,6 / 2 = 0,3 м,
Lб = (0,6 / 2) – 0,17 = 0,13 м,
Lср = (0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,
I = 1,05 × 273,86 × 2,5 = 718,88 А,
= 1,47 В,
=2,16 В,
U= (1 – 0,02) × [–1,58 + 0,9 + (1 + 0,2) × 1,47 + 2,16] = 3,18 В.
На основании проведённых расчётов подбираем источники постоянного тока [23]:
1) для ванны цинкования – выпрямитель типа ТЕ1-400/12Т модификации 2;
2) для ванны электрохимического обезжиривания – выпрямитель ТЕР-800/12Т модификации 2.
4.4 Тепловой расчёт
4.4.1. Тепловой расчет нагревающихся ванн
Определение расхода теплоты на разогрев ванны. Количество теплоты Qраз необходимое для разогрева ванны, складывается из расхода Q1 на разогрев раствора, материала и футеровки ванны и расхода Q2 на компенсацию тепловых потерь в окружающую среду:
Qраз = Q1 + Q2 / 2, (4.23)
где Q2 - тепловые потери при рабочей температуре за время разогрева ванны; принимается, что в процессе разогрева тепловые потери в 2 раза ниже. Величину Q1 определяют как:
Q1 = (V1×c1×r1 + c2×m2 + c3×m3) ×(tK – tH), (4.24)
где V1, c1, r1 - соответственно объем, удельная массовая теплоемкость и плотность нагреваемого раствора;
с1 и с2 – теплоемкость материалов корпуса ванны и футеровки (для стали - 500 Дж/(кг·К); для пластиката - 1630 Дж/(кг·К));