Количество воздуха, необходимое для разбавления 1 м3 дымовых газов до температуры сушильного агента (принимаем температуру сушильного агента tса = 400 °С)

X = (Iпс - Iпг)/(Iв - 1,3*tн), (3.58)

где Iпг, Iв - соответственно энтальпия продуктов горения и воздуха, при tса = 400 °С, кДж/м3.

X = (2521 - 564)/(535,9 - 1,3*15) = 3,8 м3/м3.

Расход воздуха на разбавление дымовых газов, получаемых при сгорании 1м3 газа

Vсм = Vг*Х; (3.59)

Vсм = 11,17*3,8 = 42,5 м3/м3.

Количество воздуха, идущее на горение и разбавление дымовых газов

Vб = Vв + Vсм; (3.60)

Vб = 10,2 + 42,5 = 52,7 м3/м3.

г) Подбор вентиляторов, топки и горелок.

Объем свежего сушильного агента, поступающего из топки

Vса = ?W/(Iса - Iух), (3.61)

где Iса - энтальпия сушильного агента (принимаем равной энтальпии воздуха при температуре tса = 400 °С, кДж/м3);

Iух - энтальпия газовоздушной смеси на выходе из сушильной камеры (при температуре сушки tс = 180 °С), кДж/м3.

Vса = 4857549/(535,9 - 143,4) = 12376 м3/ч.

Объем продуктов сгорания газа, необходимый для ведения процесса

Vпс = Vса*( Iса - 1,3*tн)/( Iпс - 1,3*tн); (3.62)

Vпс = 12376*(535,9 - 1,3*15)/(2521 - 1,3*15) = 2555 м3/ч.

Объем рециркулируемой газовоздушной смеси

Vрец = Vса*(Iса - Iгс)/(Iгс - Iух), (3.63)

где Iгс - энтальпия сушильного агента в момент смешения с рециркулируемой газовоздушной смесью (tгс = tс + 20…30 °С, принимаем tгс = 200 °С, тогда Iгс = 183 кДж/м3 ).

Vрец = 12376*(535,9 - 183)/(183 - 143,4) = 110290 м3/ч.

Производительность рециркуляционного центра

Vрец.ц = (Vрец. + Vса)*(273 + tгс)/(273 + tн); (3.64)

Vрец.ц = (110290 + 12376)*(273 + 200)/(273 + 15) = 201462 м3/ч.

Производительность вытяжного центра

Vвц = (Vвоз + Vса)*(273 + tух)/(273 + tн); (3.65)

Vвц = (3788 + 12376)*(273 + 180)/(273 + 15) = 25425 м3/ч.

На сушилке устанавливаем два рециркуляционных вентилятора. Принимаем напор вентиляторов Р = 800 Па.

Выбираем рециркуляционный вентилятор Ц4 - 76 №16 со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 103000 м3/ч; Р = 800 Па; з = 0,72; щ = 60 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 103000*800*1,1/(3600*1000*0,72*0,96*0,95) = 38,3 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2-91-8 [6, с.173].

N = 40 кВт; n = 750 мин-1.

На сушилке устанавливаем два вытяжных вентилятора, которые одновременно подают воздух на воздушные завесы. Производительность одного вентилятора

V1 = (Vзав + Vвоз + Vса)*(273 + tух)/((273 + tн)*2); (3.66)

V1 = (3788 + 3788 + 12376)*(273 + 180)/((273 + 15)*2) = 15691 м3/ч.

Принимаем напор вентиляторов Р = 800 Па.

Выбираем вентилятор Ц4-76 №8 со следующей характеристикой [6, с.152]

Q = 16000 м3/ч; Р = 800 Па; з = 0,84; щ = 100 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 16000*800*1,1/(3600*1000*0,84*0,95*0,96) = 5,1 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2-51-6 [6, с.173]

N = 5,5 кВт; n = 1000 мин-1.

Расход газа в сушильной установке

В = Vпс/Vг; (3.67)

В = 2555/11,17 = 229 м3/ч.

Объем топки

Vт = B*Qнр/(4*106); (3.68)

Vт = 229*35200/(4*106) = 2 м3.

Принимаем к установке круглую топку

Для сжигания газа выбираем 4 горелки инжекциооные [5, с.216] с производительностью 20 - 60 м3/ч.

Расход воздуха, подаваемого в топку на горение и смешение

Vвт = Vб*B; (3.70)

Vвт = 52,7*229 = 12068 м3/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 2500 Па.

Выбираем вентилятор ЦП7-40 №6,3 со следующей характеристикой [6, с.165]

Q = 12100 м3/ч; Р = 2500 Па; з = 0,5; щ = 200 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 12100*2500*1,1/(1000*3600*0,5*0,96*0,95) = 20,3 кВт

Выбираем электродвигатель типа АО2-71-2 [6, с.173]

N = 22 кВт; n = 3000 мин-1.

3.3 Расчет камеры охлаждения [7]

Время принудительного охлаждения изделий

ф = 60*с*m*[ln(t0 - tср) - ln(tk - tср)]/(F*б), (3.71)

где с - теплоемкость изделия (теплоемкость стали с = 0,48 кДж/кг);

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;

б - коэффициент теплоотдачи при принудительном охлаждении, б = 190 кДж/(м2*ч*°С).

ф = 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 = х*ф + 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; з = 0,82; щ = 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; з = 0,8; щ = 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*х*F, (3.82)

где х - скорость воздуха в проемах, м/с;

F - площадь сечения проемов.

Принимаем скорость воздуха в открытых проемах х = 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*хпр.к.*0,5*Вг*К), (3.83)

где хпр.к. - скорость воздуха в воздухопромывном канале, хпр.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*хв*b*д, (3.85)

где хв - скорость течения воды по экрану (принимаем хв = 1 м/с);

b - ширина водяной завесы, b = Lг = 2,4 м;

д - толщина водяной завесы (принимаем д = 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 3мм м

По длине водораспределительной трубы с определенным шагом расположены патрубки диаметром 30-40 мм. Число n патрубков, подающих воду на экран

n = Vэ/(3600*хи*f), (3.87)

где хи - скорость истечения (принимаем хи = 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* хи*f); (3.88)

n = 32,5/(3600*1*0,00113) = 7,99.

Принимаем n = 8.

Выбираем насос ОХ6-54Г со следующей хаарктеристикой [10, с.14]

Q = 60 м3; з = 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; з = 0,8; щ = 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 = р*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*х*F, (3.95)

где х - скорость воздуха в проемах, х = 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; з = 0,7; щ = 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.

Выбираем электродвигатель типа АО2-61-8 [6, с.173]

N = 7,5 кВт; n = 750 мин-1.

3.6 Расчет конвективной сушильной установки для сушки второго слоя грунта [7]

а) Определение размеров сушильной камеры.

Ширина транспортного проема определяется по формуле (3.31)

b1 = 1,68 + 2*0,15 = 1,98 м ? 2 м.

Высота транспортного проема определяется по формуле (3.32)

h1 = 1,42 + 2*0,1 = 1,62 м ? 1,7 м.

Ширина камеры (с учетом размещения воздуховодов) определяется по формуле (3.33)

В = 1,68 + 2*0,7 = 3,08 м ? 3,1 м.

Длина камеры определяется по формуле (3.34)

L = 1,2*20 +2*1,5 = 27 м.

Высота камеры определяется по формуле (3.35)

Н = 1,42 + 0,8 + 1,32 = 3,54 м ? 3,6м.

Размеры проема в месте прохождения конвейера с учетом размеров каретки bз = 0,3 м; hз = 0,4 м.

Площадь транспортного проема определяется по формуле (3.36)

Fпр = 2*1,7 + (2 + 0,3)/2*(1,32 - 0,1 - 0,4) + 0,3*0,4 = 4,7 м2.

Поверхность стен сушильной камеры определяется по формуле (3.37)

F1 = 2*(27 +3,1)*3,6 - 2*4,7 = 207 м2.

Поверхность потолка и пола сушильной камеры определяется по формуле (3.38)

F2 = 2*27*3,1 = 167 м2.

Поверхность наружных воздуховодов определяется по формуле (3.39)

F3 = 2*27 = 54 м2.

б) Расход теплоты в сушильной камере.

Тепловые потери через внешние ограждения камеры определяется по формуле (3.40)

В качестве теплоизоляции выбираем минеральную вату (слой толщиной 0,08 м). Тогда коэффициенты теплопередачи [1, с. 217], кДж/(м2*ч*°С)

k1 = k2 = 3,73; k3 = 7,54.

W1 = (207*3,73 + 167*3,73 + 54*7,54)*(150 - 15) = 243292 кДж/ч.

Расход тепла на нагрев изделий и транспорта определяется по формуле (3.41)

Значения t2изд и t2тр рассчитываем по формуле (3.42)

Учитывая, что Sизд = 0,0014 м; Sтр = 0,005 м, тогда

0,33 = 0,0014*7800*0,48/(1*29,3)*2,3*lg[(150 - 15)/(150 - t2изд)];

0,33 = 0,005*7800*0,48/(1*2,93)*2,3*lg[(150 - 15)/(150 - t2тр)].

Решая эти уравнения, получим

t2изд = 129 °C и t2тр = 70°С.

W2 = 18000*0,48*(129 - 15) + 3800*0,48*(70 - 15) = 1085280 кДж/ч.

Расход теплоты на нагрев и испарение растворителя с изделий определяется по формуле (3.43)

Массу растворителя, поступающую с изделиями в камеру, определяем по формуле (3.44)

Gв = 0,1*4800 = 480 кг/ч.

W3 = 480*[4,19*(150 - 15) + 350] = 1421462 кДж/ч.

Расход теплоты на нагрев свежего воздуха определяется по формуле (3.45)

Масса воздуха, врывающегося через открытые проемы Gвоз, при наличии воздушных завес, если принято, что Gзав/Gвоз = 1 (где Gвоз = Gзав - масса воздуха подаваемого на воздушную завесу) рассчитывается по формуле (3.46) [1, с. 235]

Коэффициент м зависит от типа завесы (односторонняя или двухсторонняя), а так же от соотношения Gзав/Gвоз и Fщ/Fпр (где Fщ - площадь щели завесы, через которую выходит воздух, м2) и угла выхода струи завесы к плоскости проема.

Для расчета принимаем: размеры щели воздушной завесы 2,42 x 0,015 м (завесу устанавливаем по всей высоте проема с двух сторон); угол выхода струи завесы к плоскости проема б = 45°; температура смеси в проеме 75 °С. Тогда плотность воздуха будет равна, кг/м3 сн = 1,226; свн = 0,946; ссм = 1,013 [2, с.10]. Отношение Fщ/Fпр определяем по формуле (3.47)

Приведенную ширину проема определяем по формуле (3.48)

Суммарную высоту проема определяем по формуле (3.49)

hпр = 1,32 + 2,42 + 0,1 = 3,84 м.

bмм м = 4,7/3,84 = 1,22 м.

Fщ/Fпр = 2*0,015/1,22 = 1/40,6.

Расстояние от нейтральной линии до низа проема определяем по формуле (3.50)

hнл = 4,7/2*2 = 1,8 м.

С учетом вышеуказанных условий получаем м = 0,160 [4, с.40].

Gвоз = Gзав = 2/3*3600*0,160*2*1,18*(2*9,81*1,18*(1,226 - 0,946)*1,013)0,5 = 2322 кг/ч.

Расход воздуха через два проема

Gмвоз = 2*Gвоз = 2*2322 = 4644 кг/ч.

Объемный расход воздуха через два проема определяем по формуле (3.51)

Vвоз = 4644/1,226 = 3788 м3/ч.

W4 = 4644*1,0*(150 - 15) = 626940 кДж/ч.

Общий расход теплоты определяем по формуле (3.52)

?W = (243292 + 1085280 + 1421462 + 626940)*1,2 = 4052369 кДж/ч.

в) Расчет горения топлива.

Теоретический объем продуктов сгорания при сжигании 1 м3 газа определяем по формуле (3.53)

Vог = 1,14*35200/(4,19*1000) + 0,25 = 9,83 м3/м3.

Теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 м3 газа определяем по формуле (3.54)

Vов = 1,09*35200/(4,19*1000) - 0,25 = 8,9 м3/м3.

Действительный объем воздуха, подаваемый для сжигания 1 м3 газа, определяем по формуле (3.55)

Vв = 1,15*8,9 = 10,2 м3/м3.

Действительный объем продуктов сгорания определяем по формуле (3.56)

Vг = 9,83 + (1,15 - 1)*8,9 = 11,17 м3/м3.

Удельная энтальпия продуктов сгорания определяем по формуле (3.57)

Iпс = 35200*0,8/11,17 = 2521 кДж/м3.

Количество воздуха, необходимое для разбавления 1 м3 дымовых газов до температуры сушильного агента (принимаем температуру сушильного агента tса = 400 °С) определяем по формуле (3.58)

X = (2521 - 564)/(535,9 - 1,3*15) = 3,8 м3/м3.

Расход воздуха на разбавление дымовых газов, получаемых при сгорании 1м3 газа, определяем по формуле (3.59)

Vсм = 11,17*3,8 = 42,5 м3/м3.

Количество воздуха, идущее на горение и разбавление дымовых газов, определяем по формуле (3.60)

Vб = 10,2 + 42,5 = 52,7 м3/м3.

г) Подбор вентиляторов, топки и горелок.

Объем свежего сушильного агента, поступающего из топки, определяем по формуле (3.61)

Vса = 4052369/(535,9 - 143,4) = 10324 м3/ч.

Объем продуктов сгорания газа, необходимый для ведения процесса, определяем по формуле (3.62)

Vпс = 10324*(535,9 - 1,3*15)/(2521 - 1,3*15) = 2131 м3/ч.

Объем рециркулируемой газовоздушной смеси определяем по формуле (3.63)

Vрец = 10324*(535,9 - 183)/(183 - 143,4) = 98739 м3/ч.

Производительность рециркуляционного центра определяем по формуле (3.64)

Vрец.ц = (76720 + 10324)*(273 + 180)/(273 + 15) = 136913 м3/ч.

Производительность вытяжного центра определяем по формуле (3.65)

Vвц = (3788 + 10324)*(273 + 150)/(273 + 15) = 20727 м3/ч.

На сушилке устанавливаем один рециркуляционный вентилятор. Принимаем напор вентиляторов Р = 1000 Па.

Выбираем рециркуляционный вентилятор Ц4 - 76 №16 со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 138000 м3/ч; Р = 1000 Па; з = 0,65; щ = 75 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 138000*1000*1,1/(3600*1000*0,65*0,96*0,95) = 71,1 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2-92-6 [6, с.173]

N = 75 кВт; n = 1000 мин-1.

На сушилке устанавливаем два вытяжных вентилятора, которые одновременно подают воздух на воздушные завесы. Производительность одного вентилятора определяем по формуле (3.66)

V1 = (3788 + 3788 + 10324)*(273 + 150)/((273 + 15)*2) = 13145 м3/ч.

Принимаем напор вентиляторов Р = 700 Па.

Выбираем вентилятор Ц14-46 №5 со следующей характеристикой [6, с.158]

Q = 14000 м3/ч; Р = 700 Па; з = 0,6; щ = 75 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 14000*700*1,1/(3600*1000*0,6*0,95*0,96) = 5,47 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2-61-6 [6, с.173]

N = 7,5 кВт; n = 750 мин-1.

Расход газа в сушильной установке определяем по формуле (3.67)

В = 2120/11,17 = 190 м3/ч.

Объем топки определяем по формуле (3.68)

Vт = 190*35200/(4*106) = 1,67 м3.

Принимаем к установке круглую топку

Для сжигания газа выбираем 4 инжекционных горелки [5, с.216] с производительностью 20 - 60 м3/ч.

Расход воздуха, подаваемого в топку на горение и смешение, определяем по формуле (3.70)

Vвт = 52,7*190 = 10013 м3/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 3000 Па.

Выбираем вентилятор ЦП7-40 №6,3 со следующей характеристикой

Q = 10100 м3/ч; Р = 3000 Па; з = 0,35; щ = 200 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 10100*3000*1,1/(1000*3600*0,35*0,96*0,95) = 29 кВт

Выбираем электродвигатель типа АО2-72-2 [6, с.173]

N = 30 кВт; n = 3000 мин-1.

3.7 Расчет камеры охлаждения [7]

Время принудительного охлаждения изделий определяем по формуле (3.71)

ф = 60*0,48*300*[ln(129 - 18) - ln(40 - 18)]/(80*190) = 1 мин.

Ширину камеры охлаждения определяем по формуле (3.72)

В = 1,68 + 2*(0,15 + 0,45 + 0,1) = 3,08 м ? 3,1 м.

Высоту камеры охлаждения определяем по формуле (3.73)

Н = 1,42 + 0,75 + 0,1 = 2,27 м ? 2,3 м.

Длину камеры охлаждения определяем по формуле (3.74)

L = 1,2*1 + 4,35 = 5,55 м ? 5,6 м.

Производительность приточного вентилятора определяем по формуле (3.75)

Vпр = (18000*0,48 + 3800*0,48)*(129 - 40)/(1,0*(35 - 18)) = 54782 м3/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 900 Па.

Выбираем вентилятор Ц4-76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 55000 м3/ч; Р = 900 Па; з = 0,8; щ = 50 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 55000*900*1,1/(1000*3600*0,8*0,96*0,9) = 20,7 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2-81-8 [6, с.173]

N = 22 кВт; n = 750 мин-1.

Производительность вытяжного вентилятора определяем по формуле (3.76)

Vвыт = 54782 + 2*(1,68 + 0,3)*(1,42 + 0,2)*0,3*3600 = 61710 м3/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 850 Па.

Выбираем вентилятор Ц4-76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 62000 м3/ч; Р = 850 Па; з = 0,82; щ = 50 с-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 62000*850*1,1/(1000*3600*0,82*0,96*0,9) = 21,5 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2-82-8 [6, с.173]

N = 30 кВт; n = 750 мин-1.

4. Описание технологического процесса

Процесс грунтования кузова легкового автомобиля состоит из двух основных стадий. Первая стадия заключается в нанесении первого слоя грунта методом катофореза, промывке кузова ультрафильтратом и водой деминерализованной с последующей сушкой покрытия и охлаждением. Вторая стадия заключается в нанесении второго слоя грунта методом пневматического распыления и методом электростатического распыления с последующей сушкой покрытия и охлаждением.

4.1 Первая стадия

а) Нанесение первичного грунта методом катодного электроосаждения.

Процесс образования покрытия электроосаждением заключается в осаждении частиц лакокрасочного материала на металлические поверхности кузова из водного раствора под действием тока.

При катофорезном методе окраски на кузов (катод) подается отрицательный заряд с помощью специальной клеммы и токоведущей каретки, передвигающейся синхронно с кузовом по вспомогательному конвейеру.

Основные реакции, протекающие в процессе электроосаждения:

Электролиз (разложение) воды на катоде (кузове):

2Н2О +2е > Н2^ + 2ОН -

На аноде:

Н2О > О2^ + 4Н+ + 4е

Чтобы связующая смола была растворима в воде, ее нейтрализуют кислотами:

П-(NR2)n + НСООН - П-(NR2H)n+ + HCOO?

Осаждение частиц ЛКМ на металлическую поверхность из водного раствора под воздействием тока (образование пленки):

П-(NR2H)n+ + OH ? > П-(NR2)nv + H2O

Растворимая ионизированная `Нерастворимая частица ЛКМ

молекула смолы на поверхности металла.

Отвод кислоты из раствора под действием тока через диализные карманы:

HCOO- +H+ > HCOOH

Условия проведения процесса электроосаждения:

1) Продолжительность электроосаждения, ф = 2 мин;

2) Температура грунта, t = 30 - 35°С;

3) Водородный показатель грунта, рН = 5,7 - 6,1;

4) Напряжение:

1 ступень - 200 - 300 В,

2 ступень - 220 - 400 В;

5) Сила тока, I = 0 - 700 А.

б) Промывка кузова ультрафильтратом и водой деминерализованной.

Промывка необходима для удаления с изделия избытка лакокрасочного материала и пены. Промывка состоит из трех промывочных зон. На контур в первой зоне промывки подается деминерализованная вода. На контуры второй зоны промывки подается чистый фильтрат, то есть низкомолекулярные жидкости отделенные от высокомолекулярного грунта на установке ультрафильтрации. На контуры третьей зоны промывки подается деминерализованная вода.

в) Сушка катофорезного покрытия.

После зоны промывки кузова обдуваются сжатым воздухом и поступают в камеру демонтажа токоподводящей каретки. В камере производится отсоединение токоведущей каретки и кузов поступает в сушильную камеру.

Сушка покрытия заключается в образовании поперечных связей (сетчатой структуры) между молекулами связующего и испарении влаги из пленки. Сушка осуществляется в конвекционной сушильной камере. В камеру сушки подается смесь воздуха и топочных газов, получаемых в процессе сжигания природного газа. Продолжительность сушки - 30 минут, температура сушки - 180 °С. Отработанная газовоздушная смесь выбрасывается в атмосферу.

г) Охлаждение

После камеры сушки грунтованный кузов поступает в камеру охлаждения. В камере охлаждения кузов обдувается холодным воздухом. Время охлаждения - 1 мин, температура кузова после выхода из камеры охлаждения - 40 °С.

4.2 Вторая стадия

а) Пневматическое распыление вторичного грунта.

Проводится с помощью пневматических распылителей (пистолетов) типа С-765. Данная операция необходима для нанесения вторичного грунта в места которые не может прогрунтовать автоматическая установка при электростатическом методе нанесения. Маляры расположены по обе стороны от конвейера.

б) Нанесение вторичного грунта на кузов методом электростатики.

Кузов легкового автомобиля заземляется через конвейер, а из автоматической установки распыляются заряженные частицы вторичного грунта. На установке электростатического распыления 12 грибковых распылителей, распылители расположены по обе стороны от конвейера. Два распылителя расположены над кузовом легкового автомобиля, два снизу и по четыре грибковых распылителя с боков.

в) Сушка второго слоя грунта.

Сушка покрытия заключается в образовании сетчатой структуры и испарении растворителя из пленки. Сушка осуществляется в конвекционной сушильной камере. В камеру сушки подается смесь воздуха и топочных газов, получаемых в процессе сжигания природного газа. Продолжительность сушки - 20 минут, температура сушки - 150 °С. Отработанная газовоздушная смесь отправляется на каталитический дожиг, так как она содержит органический растворитель.

г) Охлаждение

5. Техника безопасности

5.1 Утилизация отходов

Ванна катодного электроосаждения снабжена установкой ультрафильтрации. Применение ультрафильтрации в установках электроосаждения позволяет значительно уменьшить потери лакокрасочного материала и свежей воды, упростить обслуживание ванны. В процессе ультрафильтрации пигменты и пленкообразователи отделяются от низкомолекулярных веществ (воды, органических растворителей и других продуктов нейтрализации грунта). Пигменты и пленкообразователи подаются в ванну, а низкомолекулярные вещества подаются на промывку кузова от избытка лакокрасочного материала. В дальнейшем ультрафильтрат идет на локальные очистные сооружения. Отработанная дименирализованная вода применяемая так же для промывки кузова поступает на локальные очистные сооружения. Ультрафильтрат и отработанная дименирализованная вода являются кислыми стоками.

Газовоздушная смесь, используемая в качестве сушильного агента в конвективной сушильной установке применяемой для сушки второго слоя грунта, содержит органические растворители. Отработанную газовоздушгую смесь необходимо отправлять на каталитический дожиг. А газовоздушная смесь, используемая для сушки первого слоя грунта, не содержит вредных веществ. Отработанная газовоздушная смесь выбрасывается в атмосферу.

Воздух, используемый в качестве хладогента в камерах охлаждения, можно использовать в калориферах для обогрева помещений в холодные времена года.

Вода, используемая в качестве уловителя лакокрасочного материал в камерах пневматического и электростатического распыления, а так же вода подаваемая на гидрофильтры, содержит частички лакокрасочного материала. Вода загрязненная частичками лакокрасочного материала подается на деконтацию, где лакокрасочный материал коагулируют и очищенную таким образом воду можно вновь подавать в камеры пневматического и электростатического распыления и на гидрофильтры. Скоагулированный лакорасочный материал можно использовать для получения неответственных покрытий.

Кондиционированный воздух подаваемый в камеру пневматического распыления загрязняется лакокрасочным материалом. Загрязненный воздух проходит через гидрофильтры и выбрасывается в атмосферу.

5.2 Техника безопасности при работе в камерах пневматического распыления

1) К работе по подготовке поверхности и нанесению лакокрасочных материалов допускаются лица в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие предварительный при поступлении на работу медицинский осмотр, вводный и первичный инструктажи на рабочем месте, обучение, проверку знаний и стажировку.

2) Вентиляторы вытяжных систем могут быть изготовлены с получением соответствующих сертификатов и применяться в соответствии с категорией помещений с выбросом воздуха за пределы помещений.

3) Все лица, работающие с лакокрасочными материалами, должны быть обеспечены в соответствии с типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи средств индивидуальной защиты: спецодеждой, спецобувью, средствами защиты рук по ГОСТ 12.4.103 (при изготовлении - комбинезоном, брезентовым фартуком, при нанесении пневмораспылением - средствами защиты органов зрения - очками типа ЗП по ГОСТ 12.4.013, средствами защиты органов дыхания по ГОСТ 12.4.034 и респираторами РМП-62, мужскими и женскими костюмами для маляров). Руки следует защищать резиновыми перчатками, надетыми поверх хлопчатобумажных перчаток. Все лица, работающие с лакокрасочными материалами, должны регулярно проходить в установленном порядке периодические медицинские осмотры.

4) При нанесении покрытий пневмораспылением перед началом работ аппараты и шланги следует проверить и испытать на давление, превышающее в 1,5 раза рабочее. Манометры на пневматических окрасочных аппаратах должны быть опломбированы.

5) При пневматической окраске необходимо работать в исправной, плотно застегнутой спецодежде и головном уборе (шлем) или в платке (для женщин). Не допускается ношение одежды из синтетических материалов (нейлон, перлон и т.д.), шелка, способствующих электризации, а также колец и браслетов, на которых аккумулируются заряды статического электричества.

6) В окрасочных цехах должны быть аптечки с набором медикаментов и перевязочных средств, для оказания первой (доврачебной) помощи при несчастных случаях. На видных местах вывешивать плакаты с правилами оказания первой помощи.

7) Работа маляров, связанная с окраской ручными распылителями, должна относиться к категории средней тяжести.

Список используемой литературы

1. Гоц В.Л. Оборудование цехов по нанесению полимерных покрытий. - М.: Машиностроение, 1980. - 279 с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1976. - 552 с.

3. Сборник справочных таблиц для курсового и дипломного проектирования / Сост.: Л.Н. Лейбзон - Ярославль, ЯПИ, 1976. - 61 с.

4.Справочные таблицы оборудования цехов окраски: Методические указания / Сост.: В.Д. Сухов, В.М. Тересов. - Ярославль, ЯПИ, 1987. - 34 с.

5. Альбом оборудования окрасочных цехов / Сост.: С.И. Борисенко, В.И. Майзель, В.П. Окунь и др. - М.: - Химия, 1975 - 320 с.

6. Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы. - М.: Высшая школа, 1987. - 176 с.

7. Примеры расчетов оборудования цехов окраски: Методические указания для курсового и дипломного проектирования / Сост. : В.М. Тарасов, В.Д. Сухов. - Ярославль, 1986. - 32 с.

8. Оборудование и установки цехов окраски: методические указания по курсовому проектированию / Сост.: М.М. Могилевич, Р.К. Абрамян, В.И. Кузьмичев, В.И. Бунтова. - Ярославль, ЯПИ, 1978 - 48 с.

9. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ре. Ю.И. Дытнерского. - М.: - Химия, 1983. - 272 с.

10. СТО 706 - 2006. Проекты курсовые и дипломные: Требования к оформлению графической части дипломных и курсовых проектов химико-технологических специальностей. - Ярославль: ЯГТУ, 2006. - 59 с.

Страницы: 1, 2