m – масса изделия, m = 300 кг; t0 – начальная температура изделия, t0 = 170 °C; tср – температура охлаждающего воздуха на входе в камеру, tср = 18 °С; tk – конечная температура изделия, tk = 40 °C;
F – поверхность участвующая в теплообмене, F = 80 м2;
α – коэффициент теплоотдачи при принудительном охлаждении, α = 190 кДж/(м2*ч*°С).
τ = 60*0,48*300*[ln(170 – 18) – ln(40 – 18)]/(80*190) = 1 мин.
Ширина камеры охлаждения
В = b + 2*(0,15 + b1 + 0,1), (3.72)
где b1 – ширина воздуховодов для подачи холодного воздуха.
В = 1,68 + 2*(0,15 + 0,45 + 0,1) = 3,08 м ≈ 3,1 м.
Высота камеры охлаждения
Н = h + d1 + 0,1, (3.73)
где d1 – высота воздуховодов для подачи холодного воздуха, d1 = 0,75 м.
Н = 1,42 + 0,75 + 0,1 = 2,27 м ≈ 2,3 м.
Длина камеры охлаждения
L = υ*τ + l, (3.74)
где l – длина изделия, l = 4,35 м.
L = 1,2*1 + 4,35 = 5,55 м ≈ 5,6 м.
Производительность приточного вентилятора
Vпр = (Gизд*c + Gтр*c)*(t0 – tk)/(св*(tух – tср)), (3.75)
где tух – температура воздуха на выходе из камеры охлаждения, tух = 35 °С.
Vпр = (18000*0,48 + 3800*0,48)*(170 – 40)/(1,0*(35 – 18)) = 80019 м3/ч.
Принимаем напор вентилятора Р = 950 Па.
Выбираем вентилятор Ц4–76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]
Q = 82000 м3/ч; Р = 950 Па; η = 0,82; ω = 60 с-1.
Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)
N = 82000*950*1,1/(1000*3600*0,82*0,96*0,9) = 33,5 кВт.
Выбираем электродвигатель типа АО2–82–8 [6, с.173]
N = 40 кВт; n = 750 мин-1.
Производительность вытяжного вентилятора
Vвыт = Vпр + 2*(b + 0,3)*(h + 0,2)*Wпр*3600, (3.76)
где Wпр – скорость воздушного потока в открытых транспортных проемах Wпр = 0,3 м/с .
Vвыт = 80019 + 2*(1,68 + 0,3)*(1,42 + 0,2)*0,3*3600 = 86947 м3/ч.
Принимаем напор вентилятора Р = 1000 Па.
Выбираем вентилятор Ц4–76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]
Q = 90000 м3/ч; Р = 1000 Па; η = 0,8; ω = 60 с-1.
Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле
N = 90000*1000*1,1/(1000*3600*0,8*0,96*0,9) = 40,2 кВт.
Выбираем электродвигатель типа АО2–92–8 [6, с.173]
N = 55 кВт; n = 750 мин-1.
3.4 Расчет камеры пневматического распыления [1]
а) Определение размеров камеры и проемов.
Ширина камеры без гидрофильтра
Вк = Ви + В1 + В2, (3.77)
где В1 – расстояние от изделия до воздухопромывных каналов, В1 = 0,85 м;
В2 – расстояние от изделия до стенки камеры (для камер с поперечным отсосом воздуха В2 = 0,55 м).
Вк = 1,68 + 0,85 + 0,55 = 3,08 м ≈ 3,1 м.
Длину камеры Lк определяем из условий удобства работы в ней и принимаем равной длине гидрофильтра (2400;3400;4200 мм). Lк = 6м.
Высота камеры
Нк = Hи + hп, (3.78)
где hп – расстояние от верха изделия до потолка камеры (принимаем hп = 0,8…1,0 м).
Нк = 1,42 + 1,0 = 2,42 м ≈ 2,5 м.
Из условий работы камеры принимаем ширину рабочего проема Вр.п. = 0,6 м. Высота рабочего проема
Нр.п. = Ни + (400…500); (3.79)
Нр.п. = 1,42 + 0,4 = 1,82 м ≈ 1,85 м.
Ширина транспортного проема для ввода и вывода изделий
Вт.п. = Ви + 2*Вз, (3.80)
где Вз – расстояние между изделием и проемом по ширине, Вз = 0,15…0,2м.
Вт.п. = 1,68 + 2*0,15 = 1,98 м ≈ 2 м.
Высота транспортного проема
Нт.п. = Ни + 2*hз, (3.81)
где hз – расстояние между изделием и проемом по высоте, hз = 0,1…0,2 м.
Нт.п. = 1,42 + 2*0,15 = 1,72 м ≈ 1,75 м.
б) Определение объема удаляемого из камеры воздуха.
Расчетный объем (м3/ч) удаляемого из камеры воздуха для камер с поперечным отводом воздуха определяется по средним скоростям его движения в рабочем и транспортных проемах способа и состава лакокрасочного материала:
V = 3600*υ*F, (3.82)
где υ – скорость воздуха в проемах, м/с;
F – площадь сечения проемов.
Принимаем скорость воздуха в открытых проемах υ = 1,3 м/с.
Площадь сечения открытых проемов при перекрытии их изделием на 30 %
F = 0,95*1,75*2*0,7 + 1,42*1,85 = 5 м2.
V = 3600*1,3*5 = 23400 м3/ч.
По объему удаляемого воздуха выбираем гидрофильтр
Высота гидрофильтра Нг = 2,5 м.
Ширина гидрофильтра Вг = 1 м.
Длина гидрофильтра
Lг = V/(3600*υпр.к.*0,5*Вг*К), (3.83)
где υпр.к. – скорость воздуха в воздухопромывном канале, υпр.к. = 5…6,5 м/с; К – коэффициент живого сечения гидрофильтра (принимаем К = 0,9).
Lг = 23400/(3600*0,5*1*6*0,9) = 2,4 м.
в) Гидравлический расчет.
Общий объем воды, рециркулирующий по экрану и полуцилиндрам гидрофильтра, определим по количеству проходящего через него воздуха из расчета 2,5 л воды на 1 м3 удаляемого воздуха
Vв = 0,0025*V; (3.84)
Vв = 0,0025*23400 = 58,5 м3/ч.
Объем воды, рециркулирующей по экрану гидрофильтра
Vэ = 3600*υв*b*δ, (3.85)
где υв – скорость течения воды по экрану (принимаем υв = 1 м/с);
b – ширина водяной завесы, b = Lг = 2,4 м;
δ – толщина водяной завесы (принимаем δ = 0,003 м).
Vэ = 3600*1*2,4*0,00326 м3/ч.
Объем воды, рециркулирующей по полуцилиндрам
Vпц = Vв – Vэ; (3.86)
Vпц = 58,5 – 26 = 32,5 м3/ч.
При расходе воды 58,5 м3/ч диаметр трубы 3́́ ́
По длине водораспределительной трубы с определенным шагом расположены патрубки диаметром 30–40 мм. Число n патрубков, подающих воду на экран
n = Vэ/(3600*υи*f), (3.87)
где υи – скорость истечения (принимаем υи = 1 м/с);
f – площадь сечения патрубка, м2.
n = 26/(3600*1*0,00113) = 6,4.
Принимаем n = 7. Число патрубков, подающих воду к полуцилиндрам
n = Vпц/(3600* υи*f); (3.88)
n = 32,5/(3600*1*0,00113) = 7,99.
Принимаем n = 8.
Выбираем насос ОХ6–54Г со следующей характеристикой [10, с.14]
Q = 60 м3; η = 0,8.
Выбираем электродвигатель АО–102–6м со следующей характеристикой [10, с.14]
Nн = 125 кВт; n = 1500 мин-1.
г) Выбор вентиляционных устройств.
По объему удаляемого из камеры воздухаподбираем центробежный вентилятор Ц4 – 76 №12,5 со следующей характеристикой [6, с.154]
Q = 25000; Р = 700 Па; η = 0,8; ω = 60 с-1.
Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)
N = 25000*700*1,1/(3600*1000*0,8*0,96*0,95) = 7,3 кВт.
Выбираем электродвигатель АО2–61–8 [6, с.173]
N = 7,5 кВт; n = 750 мин-1.
д) Выбор краскораспылительной аппаратуры.
По каталогам в соответствии с необходимой производительностью камеры выбираем краскораспылительную аппаратуру:
– Ручные пневматические краскораспылители типа С–765 – 2 шт., [4, с. 4];
– Очиститель воздуха С–418А – 2 шт., [5 с. 316];
– Шланги для подачи сжатого воздуха и лакокрасочного материала – 10 м.
3.5 Расчет камеры электростатического распыления [1]
а) Выбор распылителей и дозирующих устройств.
Тип устанавливаемых в камере распылителей выбирают с учетом формы окрашиваемого изделия, производительности камеры и вида наносимого материала. Число n распылителей, устанавливаемых в камере, рассчитывают по их производительности и норме расхода краски для изделий соответствующей группы сложности:
n = S0*N/q, (3.89)
где S0 – площадь окрашиваемой поверхности в 1 мин, м2;
N – норма расхода материала, г/м2;
q – производительность одного распылителя г/мин.
Производительность одного распылителя
q = π*dн*qн, (3.90)
где dн – диаметр распыляющего насадка, см;
qн – удельный расход материала на 1 см коронирующей кромки в мин, г*см-1*мин-1.
Для нанесения грунтовки ЭП–0270 при общей производительности камеры 1200 м2/ч выбираем электромеханический распылитель с грибковой коронирующей насадкой (qн = 2 г*см-1*мин-1), dн = 10 см.
q = 3,14*10*2 = 62,8 г/мин.
n = 20*33,3/62,8 = 10,6.
Принимаем n = 12.
Для питания двенадцати распылителей необходимы четыре дозирующие установки типа ДХК.
б) Определение размеров камеры
Ширина камеры
Вк = Ви + 2*В + 2*lр + 2*Вп, (3.91)
где В – расстояние между изделием и коронирующим насадком, В = 0,25…0,3 м;
lр – длина части распылителя, находящейся под высоким напряжением,
lр = 0,2…0,35 м;
Вп – расстояние между стенкой камеры и токоведущими частями распылителя, Вп = 1,0…1,3 м.
Вп = 1,68 + 2*0,3 + 0,3 + 2*1,1 = 4,78 м ≈ 4,8 м.
Длина камеры при установке распылителей по обе стороны от конвейера
Lк = (0,4…0,5)*n+ 2; (3.92)
Lк = 0,5*10 + 2 = 7 м.
Высота камеры
Нк = Ни + hп, (3.93)
где hп – расстояние от верха изделия до потолка камеры, hп = 0,8…1,0 м.
Нк = 1,42 + 1,0 = 2,42 м ≈ 2,5 м.
в) Определение размеров проема для ввода и вывода изделий.
Ширина транспортного проема
Впр = Ви + 2*Вз, (3.94)
где Вз – расстояние между изделием и проемом, Вз = 0,15…0,2 м.
Впр = 1,68 + 2*0,2 = 2,08 м ≈ 2,1 м.
Высоту проема Нпр = 2,5 м принимаем равной высоте камеры Нк.
г) Определение объема удаляемого из камеры воздуха и выбор вентиляционных устройств.
Расчетный объем удаляемого из камеры воздуха
V = 3600*υ*F, (3.95)
где υ – скорость воздуха в проемах, υ = 0,4…0,5 м/с;
F – площадь сечения проемов, м2 (принимают с учетом перекрытия их изделием).
При ширине открытого проема Впр = 2,1 м и высоте Нпр = 2,5 м площадь проема составит 2,1*2,5 = 5,25 м2. Площадь проема, перекрываемая изделием, составляет около 30 % площади поперечного сечения изделия: 1,8*1,42*0,3 = 0, 72 м2
Следовательно, площадь, с которой происходит отсос воздуха, составляет 5,25 – 0,72 = 4,53 м2.
Объем отсасываемого воздуха из двух проемов
V = 3600*0,5*2*4,53 = 16308 м3/ч.
Принимаем напор вентилятора Р = 800 Па.
Выбираем вентилятор Ц4–76 №12,5 со следующей характеристикой
Q = 16500 м3/ч; Р = 800 Па; η = 0,7; ω = 60 с-1.
Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)
N = 16500*800*1,1/(1000*3600*0,7*0,96*0,95) = 6,32 кВт.