m2 и m3 - массы корпуса ванны и футеровки;

tк и tн - конечная и начальная температуры раствора.

Для разбавленных растворов (с общей концентрацией компонентов до 100 кг/м3) допустимо для ориентировочных расчетов принять плотность и теплоемкость воды 1000 кг/м3 и 4180 Дж/(кг·К).

Q3, а также и Q4 определяем приб­лиженно путем перемножения величины теплоотдающей поверхности (кор­пуса ванны FK или зеркала электролита Fз) на величину удельных по­терь теплоты q через стенки ванныили через зеркало электролита и на время разогрева ванны tр:

Q3 = q3·FK·tр , (4.25)

Q4 = q4·F3·tр . (4.26)

Величина удельных потерь теплоты qз (Вт/м2) через стенки ванны в интервале температур t в ванне 40-100°С равна :

q3 = b0 + b1·t (4.27)

b0 , b1 – коэффициенты по [13, табл. 4.2].

Удельные теплопотери q4 (Вт/м2) через зеркало электролита в ин­тервале его температуры t=30-100 °С могут быть вычислены по эмпи­рическому уравнению:

q4 = 82 + 0,0115·t3. (4.28)

Ванна электрохими­ческого обезжиривания:

Ср-ра≈ 4180 Дж/кг·К, rр-ра≈ 1000 кг/м3, габариты ванны 1,25×0,8×1 м, rф= 1,5 кг/см3, rм.в.= 7,8 кг/см3, d= 0,04 дм, tр= 7200 с.

V1 = 1,25·0,8·(1 – 0,2)= 0,8 м3 = 800 л,

Sдна= 1,25·0,8 = 1 м2 = 100 дм2,

Sбок= 1,25·1·0,2 + 0,8·1·0,2= 4,1 м2 = 410 дм2,

Sванны = 100 + 410 = 510 дм2,

Vм.в.= 510·0,04= 20,4 дм3, Vм.ф.= 510·0,04= 20,4 дм3,

mм.в.= 20,4·7,8= 159,12 кг (сталь 3),

mф= 20,4·1,5= 30,6 кг (пластикат),

Q1=(800·4180·1+500·159,12+1630·30,6)·(60–20)=138937,5 кДж,

q3= -183,124 + 7,553·60 = 270 Вт/м2,

Q3= 270·5,1·7200= 9916,4 кДж,

q4= 82 + 0,0115·603 = 2566 Вт/м2,

Q4= 2566·1·7200= 18475,2 кДж,

Q2= 9916,4 + 18475,2 = 28391,6 кДж,

Qраз= 138937,5 + 28391,6 / 2 = 153133,3 кДж.

Определение расхода теплоты на поддержание рабочей температуры. Количество теплоты Qраб необходимое для поддержания рабочей температуры в ванне химической обработки, складываетсяиз расхода теплоты Q2 на компенсацию тепловых потерь в окружающую среду и рас­хода теплоты Q5 на нагрев приспособлений с деталями, периодически поступающих в ванну. Для ванн электрохимической обработки из суммы Q2 и Q5 следует вычесть величину Q6 - количество теплоты, выделяю­щейся при прохождении через ванну электрического тока. Таким обра­зом,

Qраб= Q2 + Q5 – Q6 , (4.29)

Расчет величины Qраб удобно вести на 1 час. В этом случае вели­чины Q2, Q5 и Q6 могут быть вычислены по уравнениям:

Q2 =3600·(q3 ·Fк + q4 ·Fз), (4.30)

Q5= (с4 ×m4 + c5×m5) ×(tK – tH)·nезчас, (4.31)

Q6= I·(U–Eтепл)·tтчас, (4.32)

где с4 и с5 - удельные теплоемкости материалов барабана (винипласт 1630 Дж/(кг·К)) и об­рабатываемых деталей (сталь 500 Дж/(кг·К));

m4 и m5 – массы барабана (10 кг) и обрабатываемых деталей одной единичной загрузки (25 кг);

nезчас – количество загрузочных единиц, обрабатываемых в ванне за 1 час (определяем по циклограмме);

Етепл – тепловое напряжение разложения;

tтчас – суммарное технологическое время обработки деталей в ванне в течение часа (определяем по цик­лограмме).

Тепловое напряжение разложения для взаимообратимых электрохими­ческих процессов (осаждение металла с растворимым анодом) равно 0; для прочих процессов величину Етепл можно вычислить из выражения:

Етепл, (4.33)

где DН - изменение энтальпии в электрохимическом процессе;

z – число электронов, участвующих в реакции;

F – число Фарадея.

Ванна электрохимического обезжиривания:

Q5= (1630·10 + 500·25)·(60–20)·6= 6912 кДж,

Q2= 21071,3 кДж (см. выше),

H2O ® H2 + ½ O2,

DH= DHобводы – DHобводор. – DHобкисл.,

DH= - 285,58 –0 –0 = - 285,58 кДж/моль,

Етепл= 1,48 В,

tтчас= 28/(28 +527)= 0,05 ч= 182 с,

Q6= 718,88·(3,18 – 1,48)·182= 222 кДж,

Qраб= 21071,3 + 6912 – 222= 27 761,3 кДж.

4.4.2 Расчёт змеевика.