165733 (624868), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Определение кол-ва анодов в ванне хромирования, активации.

где n – кол-во анодных штанг (2) в ванне

0.6 – коэффициент, определяет отношение суммарной ширины анодов к длине анодной штанги

α – длина ванны – 1,6 м.

b – ширина одного анода – 0,25м.

l – длина анода 750мм.

р – непогруженная часть анода 50мм.

Площадь одного анода S =250*750=187500мм(кв.) = 18,75 дм(кв.). В ванне 8 анодов, тогта общ. S =18,75*8=150дм(кв.)=1,5м(кв.). При хромировании отношение Sa:Sk=2:1, у нас Sк.ср.= 0,87м(кв.), соотношение выдерживается, значит кол-во и размеры анодов рассчитаны правильно.

Кол-во анодов для выполнения программы.

Расход нерастворимых анодов на годовую программу рассчитывается по формуле:

где Mg – норма идеального расхода нерастворимых анодов, г/ м(кв.) (для ТВ. Хромирования анод с составом: свинец – 90%, сурьма – 8%, олово – 2 %, Mg=1.6 г/м(кв.) при толщине 1 мкм. Для электрохим. Обезжиривания анод – сталь никелирования, Mg=1.15 г/м(кв.).

а) Хромирование

кг

б) Анодная активація

кг

в) Электрохимическое обезжиривание

кг

Ведомость расхода анодов.

5.5 РАСЧЕТ РАСХОДА ПАРА

где V – объем раствора – 1,4м(кв.)

n – кол-во ванн данного типаразмера - 6

P1 – удельный расход пара на разогрев до данной температуры – 105кг/м(куб.)ч

Tc – кол-во рабочих суток в году - 253

P2 – удельный расход пара при работе ванны – 13,6кг/м(куб.)ч

T – эффективный часовой фонд времени работы оборудования – 3807 час.

кг.

Расход для ванн горячей прмывки:

кг.

Суммарный расход:

∑Р = 769,1+656,3=1425,4 кг.

5.6 РАСХОД ВОДЫ НА ПРОМЫВКУ

Где q – удельный вынос раствора из ванны поверхностью детали л/м(кв.) –0,2

k – критерий окончательной промывки даталей

Fчас – часовая производительность линии – 5,57м (кв.)/час.

Где х – концентрация основного компонента г/л.

Хn – предельно допустимая концентрация в последней ванне промывки

Если перед промывкой электролит улавливают, то величину удельного выноса раствора уменьшают введением коэффициентов: 0,4 при одной ванне улевливания: 0,15 – при двух ваннах улавливания.

Промывка после ванны обезжиривания. Последовательная двуступенчатая каскадная промывка.

ХNaOH = 40г/л. Хn = 0.1г/л.

Промывка после ванны хромирования

CrO3 = 250г/л. Хn = 0.01г/л. Хcr = = г/л.

∑Q = (22.28+6.84)3817.2=111160.8 л/год=111,15м(куб.)/год

Расход воды на составление растворов, восполнение испарения, промывку оборудования принимается в размере 15-20% от расхода на промывные воды

Общий расход воды составляет:

Qобщ =

6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

Электрический расчёт ЭХА сводится к составлению баланса напряжения для данного вида ЭХА. Для электрохимического аппарата, рассматриваемого в данной курсовой работе, баланс напряжения будет иметь вид[4]:

(4.1 )

где U – напряжение между анодной и катодной штангами, В;

E^p_a – E^p_k – равновесные электродные потенциалы анодной и катодной реакции, соответственно, В;

ŋ_a и ŋ_k – абсолютные значения перенапряжения анодной и катодной реакции, соответственно, В;

ΔE_эл-т – падение напряжения в электролите, В;

ΔЕ_эл-д – падение напряжения в электродах, В;

ΔЕ_{токоподвод} – падение напряжения в ошиновке ванны, анодных и катодных штангах, анодных крючках, В;

ΔЕ_конт – падение напряжение в контактах, В.

6.1 РАСЧЁТ РАЗНОСТИ РАВНОВЕСНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ

Электролит электрохимического обезжиривания состава:

NaOH – 40г/л.

іа =ік =5,3 А/дм(кВ.) : t = 18-35 ºC аноды – никелированная сталь.

Катод:

Анод:

Суммарная:

Рассчитаем потенциалы анода и катода по формуле:

где ΔG – свобдная энергия Гиббса, Дж/моль;

Е – электродвижущая сила системы, В;

n – количество электронов, принимающих участие в реакции;

По справочнику находим величины энергии Гиббса всех участвующих в реакциях веществ:

ΔG_H2=0 кДж/моль;

ΔG_H+=0 кДж/моль;

ΔG_O2=0 кДж/моль;

ΔG_H2O=-237,23 кДж/моль.

ΔG_ОН=-157,35 кДж/моль.

,

При изменении температуры (от 25 ^оС до 100 ^оС) можно пользоваться так называемым температурным коэффициентом стандартного электродного потенциала (напряжения разложения) dE/dT. Он показывает, на сколько вольт меняется потенциал при изменении температуры на один градус:

Величины температурного коэффициента стандартного электродного потенциала (напряжения разложения) приводятся в литературе или рассчитываются, как:

где ΔS – энтропия реакции, Дж/(моль·К); Е – электродвижущая сила системы, В; n – количество электронов, принимающих участие в реакции; F – число Фарадея.

Рассчитаем энтропию реакции:

Из справочных данных[16] находим величины энтропии всех участвующих в реакциях веществ:

Отсюда:

Если активность потенциалопределяющих компонентов в растворе отличается от 1, то потенциал анодной или катодной реакции можно рассчитать по уравнению Нернста:

где а_ox, а_red – активность окисленной и восстановленной форм вещества, а=Сγ, γ – коэффициент активности; С – концентрация вещества; ν – стехиометрический коэффициент.

В большинстве случаев электролит в электрохимических производствах представляет собой смесь разных компонентов с различными концентрациями. При этом, на величину коэффициента активности потенциал-определяющих ионов оказывает влияние концентрация всех компонентов. Выражение для равновесного потенйиала катодной реакции при 30 град. Будет:

Активность воды определим по закону Рауля:

Запишем вырожение для :

Разность потенциалов:

6.2 РАСЧЁТ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ БАЛАНСА НАПРЯЖЕНИЯ

Расчёт катодной поляризации:

Расчёт поляризаций произведём согласно уравнению Тафеля:

Для щелочного электролита обезжиривания при t=20ºC константы соответственно ровны:

;

Если температура процесса отличается от 298К, то вводят температурную поправку.

где А~8^.10⁴ Дж/моль - энергия активации[12];

α – коэффициент переноса электрона, примем равным 0,5.

Пересчёт этих величин на температуру процесса Т=308ºК:

На катоде:

Тогда

Аналогично рассчитываем перенапряжение переноса выделения кислорода на аноде:

;

Тогда

6.3 РАСЧЁТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ

Расчёт падения напряжения в электролите производится по формуле:

где I – ток ванны, А;

ρ и æ – удельное сопротивление и удельная электропроводность,

Ом^-1 · см^-1 и Ом · см, соответственно;

l – расстояние между электродами, см;

S – среднее сечение электролита, см² ;

i_ср – средняя плотность тока в электролите, А/см²,

æ – (NaOH)=0.211 1/Ом*См|

За минимальное расстояние принимаем среднее между минимальным и максимальеным расстоянием от анода до детали, т. е.

Так как для электрохимического обезжиривания іа =ік =5,3 А/дм(кВ.), то і(ср.)=5,3А/дм(кВ.)

6.4 РАСЧЕТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОДАХ

Падение напряжения в анодах складывается из падения напряжения в непогруженой в электролит части и погруженной части:

I – ток ванны, А

ρ – удельное сопротивление материала анода при t=35 ºC Ом*м;

ln – длина погруженной части анода, (750мм.)

lнп – длина непогруженной части анода, (50мм.)

Sa – поперечное сечение всех анодов, м.

Удельное сопротивление анода:

Сечение анодов:

где δа – толщина анода, паринята по ГОСТ 1180-70, (0,01м.)

bа – ширина анода (0,25м.);

na – кол-во анодов в ванне (8шт.)

Тогда

6.5 РАСЧЕТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА КАТОДНЫХ ШТАНГАХ

где ρ – удельное сопротивление металла штанги,

lшт – длина штанги – 1700мм. Кол-во штанг 2шт.

Sшт – поперечное сечение штанги

Материал штанги – медь

Характеристики

Список файлов курсовой работы