Системы технологий (стр. 8 из 29)

Технологические и энергетические процессы работы станков взаимосвязаны. Ускорение процессов увеличивает загрузку станков и создается лучший энергетический режим работы оборудования.

В процессе совершенствования технологии на машиностроительном предприятии одним из путей рационального использования электроэнергии является сокращение машинного (tM) и вспомогательного (t) времени при обработке металла на станке.

Машинным временем считают, например, время снятия стружки режущим инструментом, вспомогательным - время работы станка на холостом ходу. Сокращение машинного и вспомогательного времени может достигаться за счет изменения оснастки, путем передачи изделия на другой станок, совмещением операций на станке, одновременной обработкой нескольких изделий, повышением качества инструмента. Кроме этого, к сокращению вспомогательного времени ведет автоматизация вспомогательных операций (перевод крепления деталей с ручного на пневматический привод), внедрение рациональных методов обработки.

Расчет экономии электроэнергии ведут при внедрении нового способа обработки детали на прежнем станке либо при передаче обработки на другой станок.

При изменении способа обработки детали на прежнем станке экономия электроэнергии (AW) достигается за счет уменьшения машинного времени обработки при постоянной мощности потерь (Рп) и определяется по выражению:

1.2 Примеры выполнения заданий

Пример 1. Электрическая печь термического цеха завода характеризуется потреблением электроэнергии 25 000 кВт-ч. На непосредственный нагрев деталей в печи идет 80% электроэнергии. Перевести термообработку деталей на природный газ, если эквивалент для перевода в природный газ равен 1,14. КПД газовой печи - 30%.

Решение: Сначала определяют количество электроэнергии на непосредственный нагрев деталей в электропечи: 25000 х 0,8 = = 20 000 (кВт-ч). Используя табл. 1, переводят полученный расход электроэнергии в эквивалентное количество условного топлива (у. т.):

20 000 х 0,123 = 2460 кг у. т.

Если учесть КПД газовой печи, то потребность в условном топливе составит:= 8200 кг у. т.

2. Электрические печи термического цеха завода потребляют 30 000 кВт-ч электроэнергии. Какому количеству условного топлива, механической энергии, нормального пара эквивалентен расход электроэнергии, если КПД печей 85%, а длительность работы 1000 ч?

3.Для термообработки деталей используют газовые печи, имею-щие КПД - 35% и потребляющие 6000 нм3 природного газа. Перевести термообработку деталей на электрические печи, если КПД одной электропечи 80%.

4. В цехе работает оборудование, характеризуемое потребностью нормального пара 5000 нм3. Какому количеству электроэнергии, механической энергии, условного топлива эквивалентен расход пара, если КПД оборудования 30%?

5. Оборудование цеха обеспечивает выработку механической энергии 250 л. с.ч. Какое количество электроэнергии, условного топлива непосредственно затрачивается на обработку изделий, если оборудование имеет КПД 70%?

6. Определить экономию электроэнергии при переходе на новый способ обработки изделий на прежнем станке, если при этом машинное время сократилось с 220 с до 150 с. Мощность потерь холостого хода равна 0,30 кВт.

7. Определить время обработки изделий на станке при прежнем способе, если время обработки изделий при новом способе равно 100 с. Экономия электроэнергии составляет 0,25 кВт-ч, а мощность потерь холостого хода 0,15 кВт.

8. Какую экономию электроэнергии можно получить при переводе обработки изделий с двух токарных станков на станок-полуавтомат? На токарных станках время обработки изделий соответственно равно 230 с, 240 с, потребляемые мощности 3 кВт и 4 кВт, время холостого хода - 100 с и 120 с, мощности потерь холостого хода - 0,25 кВт и 0,30 кВт. Время обработки изделий на станке-полуавтомате составило 160 с, а потребляемая мощность 5 кВт.

9. Какова мощность потерь холостого хода станка, на который переведена обработка изделий с другого станка, имеющего мощность потерь холостого хода 0,35 кВт? Время обработки изделий на прежнем и новом станках соответственно равно 180 с и 150 с, потребляемые мощности 3 кВт и 2,5 кВт, а время холостого хода 120 с и 100 с. Экономия электроэнергии составила 0,045 кВтч.

10. Провести укрупнение ламп единичной мощности с целью получения экономии электроэнергии 1200 кВт-ч. Вместо 20 ламп мощностью 200 Вт нужно установить лампы мощностью 800 Вт. Сколько нужно взять ламп большей мощности, если длительность горения ламп равна 1000 ч?

11. При укрупнении ламп единичной мощности использовано 6 ламп мощностью 1000 Вт. Получена экономия электроэнергии 1200 кВт-ч. Сколько ламп мощностью 300 Вт заменено, если длительность горения составляет 1000 ч?

12. Определить экономию электроэнергии в результате замены 25 ламп мощностью 300 Вт 8 лампами мощностью 1000 Вт. Световой поток остается прежним. Длительность горения ламп принять равной 1100 ч.

2. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНСЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2.1 Технологический баланс, его структура

Материальный и энергетический балансы технологических процессов

В основе любого промышленного производства лежит технологический процесс, представляющий собой совокупность операций, непосредственно связанных с добычей, переработкой сырья в полуфабрикаты или готовую продукцию.

Для осуществления процесса составляют технологический баланс. Он представляет собой результаты расчетов, содержащие количество введенных и полученных в производственном процессе материалов, энергии, то есть приход и расход. Технологический баланс выражают в виде уравнений, таблиц, диаграмм.

Из определения технологического баланса следует, что он включает материальный и энергетический балансы. При их составлении используют законы сохранения материи и энергии. В каждом материальном балансе количество введенных в технологический процесс сырьевых продуктов должно быть равно количеству основных и промежуточных продуктов, а также отходов производства. Аналогично количество введенного с исходными веществами тепла, электроэнергии должно равняться количеству энергии, уходящей с продуктами и отходами.

При составлении технологических балансов используют стехиометрические, термохимические расчеты, физико-химические закономерности.

Материальный и энергетический балансы нужны не только для эффективного проведения процессов, но и для их анализа. По балансам определяют фактический выход продукции, коэффициенты полезного использования энергии, расход сырья, потери сырья, топлива, энергии.

Сначала составляют материальный, а затем энергетический (тепловой) балансы.

Материальный баланс - это количественное выражение закона сохранения материи. Масса веществ, поступивших на технологические операции (приход), равна массе веществ, образовавшихся в результате процесса (расход).

Материальный баланс составляют по уравнениям химических реакций, при этом учитывают параллельные и побочные реакции. Побочные реакции являются следствием присутствия примесей в исходном сырье. Поэтому в материальный баланс входят массы исходных веществ, примесей, а также массы основных, побочных продуктов, отходов.

Неточность технико-химического анализа, неточность учета всех протекающих реакций свидетельствует о наличии погрешности в расчете материального баланса.

Массы веществ отдельно находят для твердой (Мт), жидкой (Мж) и газообразной (Ме) фаз. Тогда можно записать:

Мт + Мж + Ме=М'м + М'ж + М'г,

где М'т , М'ж , М'г - массы продуктов, получившихся в результате технологического процесса (расход).

В реальных технологических процессах не всегда участвуют все фазы. Кроме того, часть продуктов остается не прореагировавшей. Тогда уравнение материального баланса будет иметь вид:

где ц г - фактическая теплота, поступившая в зону взаимодействия с исходными веществами;

Qa - теплота экзотермических реакций и физических переходов из одного агрегатного состояния в другое (плавление, испарение, кристаллизация, растворение).

-Если тепловой эффект взаимодействия отрицательный, то Q3 помещают в расходную часть баланса;

Qe - теплота, введенная в зону процесса и не принимающая участия в химических превращениях (обогрев, охлаждение за счет использования газа, топлива, горячей воды, хладоагента и т. д.);

Q'ti ~ физическая теплота, выходящая из процесса с продуктами реакции;

Q'n - потери тепла в окружающую среду.

Расход воздуха, необходимый для окисления аммиака, будет равен:

Пример 6. Составить материальный баланс печи окислительного обжига ванадийсодержащего сырья производства ванадата аммония (NaV03) в расчете на 1 т готового продукта. Исходное сырье: ванадиевый шлак, содержащий .15% (масс.) оксида ванадия /V/ (V2Os); хлорид натрия (NaCl), расходуемый в количестве 10% от массы шлака; воздух.