Автоматические системы управления химико-технологическими процессами (стр. 10 из 24)
Суммарная мощность двигателей на автоматической линии составляет 13,2 кВт
3.5 Тепловой расчёт ванн
Определяем расход тепла на разогрев ванны обезжиривания:
, [10, с. 613]
где Q1 – количество тепла, необходимого для нагрева раствора и материала
ванны, Дж;
, [10, с. 613]
Vв – объем раствора в ванне, м3;
r - плотность раствора, кг/м3;
Ср и Ср1 – удельная массовая теплоемкость раствора и корпуса ванны,
Дж/(кг×К);
Мв – масса корпуса ванны, кг;
tк – рабочая температура раствора, оС;
tн – начальная температура раствора, оС;
Q2 – расход тепла на компенсацию тепловых потерь ванны в окружающую
среду, Дж;
, [10, с. 613]
q1 – потери тепла через стенку ванны, Дж;
q2 – потери тепла при испарении, Дж.
Теплоёмкость электролита рассчитываем по обшей формуле:
[16, c. 248]
где 
, 
, 
– удельные теплоёмкости компонентов, Дж/кг·К;
, 
, 
– массовые доли компонентов.
, [16, с. 248]
где М – молекулярная масса химического соединения;
С1,С2,С3 – атомная теплоёмкость, Дж/кг·атом·К;
n1,n2,n3 – число атомов элементов, входящих в соединение.
(Дж/кг·К)
(Дж/кг·К)
(Дж/кг·К)
Линия цинкования: 
(кДж)
Линия хромирования: 
(кДж)
Определяем потери тепла через стенки ванны:
, [10, с. 613]
К – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2×град);
F – поверхность корпуса ванны, м2;
t - принятое время разогрева, с.
Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:
, [10, с. 613]
где R – сопротивление слоев стенки, м2×град/Вт
(м2×град/Вт)
dст – толщина стенки, м
lст – коэффициент теплопроводности стенки, Вт/м2×град
a1, a2 – коэффициенты теплоотдачи на граничных поверхностях стенки с
внутренней и наружной средами, Вт/(м2×град)
, [11, с. 27]
где tст – температура наружной стенки, ºС.
Коэффициент теплоотдачи a1 от неподвижной горячей жидкости к стенке зависит от произведения безразмерных критериев Грасгофа Gr и Прандтля Pr:
; 
, [11, с. 26]
где b - коэффициент объемного расширения жидкости, 1/град; [16, с. 532]
l – высота стенки ванны, м;
g – ускорение силы тяжести, м /c2;
Δt – разность температур жидкости и стенки, принимаем 3оС
n - кинематическая вязкость жидкости, м2/с ; [16, с. 517]
m - динамическая вязкость жидкости, (н×с)/м2; [16, с. 516]
Ср – удельная массовая теплоемкость жидкости, Дж/(кг×град); [16, с. 513]
λ - коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м2×град); [16, с. 528]
Так как 
, то a1 рассчитывается по следующей формуле:
, [10, с. 614]
Обезжиривание на цинковании: 
Обезжиривание на хромировании: 
Определяем потери тепла на испарение:
[11, с. 27]
где tв – температура воздуха над поверхностью жидкости, ºС;
F – поверхность жидкости, м2;
υ – скорость движения воздуха над поверхностью жидкости, м/с.
Линия цинкования: 
Линия хромирования: 
Определяем количество тепла необходимого для поддержания рабочей температуры ванны:
[11, с. 27]
где Q2 – потери тепла в окружающую среду, Дж;
Q3 – потери тепла на нагрев деталей на приспособлении, Дж;
Q4 – тепло, выделяемое электрическим током, Дж;
[11, с. 28]
m1 – масса загружаемых деталей в ванну за 1 сек., кг;
m2 – масса загружаемого барабана в ванну за 1 сек., кг;
, [11, с. 28]
М – масса обрабатываемых деталей и барабана за одну загрузку, кг;
τ1 - продолжительность обработки деталей, с;
Ср0 – удельная массовая теплоемкость материала деталей, Дж/(кг×град);
Срп – удельная массовая теплоемкость материала барабана, Дж/(кг×град);
Линия цинкования:
= 0,2 (кг за 1 с) 
= 0,23 (кг за 1 с)
Линия хромирования:
0,11 (кг за 1 с)
Расчет Джоулева тепла:
, [15, с. 205]
где I – сила тока на ванне, А;
tв – время работы ванны, ч;
U – напряжение на штангах ванны; принимаем 6 В
Ет –напряжение разложения, В;
Ет – напряжение разложения воды; принимаем 1,48 В [15, с. 205]
Линия цинкования: 
Ванна цинкования: 
Линия хромирования: 
Ванна хромирования: 
где iк – катодная плотность тока, А/м2;
iа – анодная плотность тока, А/м2;
S – единовременная загрузка, м2.
Линия цинкования: 