123914 (Проектирование участка грунтования кузова легкового автомобиля ХТОП 0934.240501.006 КР), страница 6

I_пс = 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 t_са = 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)

V_см = 11,17*3,8 = 42,5 м³/м³.

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

V_α = 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)

V_са = 4052369/(535,9 – 143,4) = 10324 м³/ч.

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

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

Объем рециркулируемой газовоздушной смеси определяем по формуле (3.63)

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

Производительность рециркуляционного центра определяем по формуле (3.64)

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

Производительность вытяжного центра определяем по формуле (3.65)

V_вц = (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; η = 0,65; ω = 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; η = 0,6; ω = 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)

V_т = 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)

V_вт = 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; η = 0,35; ω = 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)

τ = 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)

V_пр = (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; η = 0,8; ω = 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)

V_выт = 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; η = 0,82; ω = 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)_n↓ + 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, τ = 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

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.

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.