Trong công nghệ mạ thờng áp dụng hai công nghệ đun nóng đó là đun nóng bằng hơi và đun nóng bằng điện.
Đun nóng bằng hơi có năng suất cao, giá rẻ lại không gây nguy hiểm do dò điện nhng ngợc lại nó cồng kềnh, khó điều chỉnh cho nên chất lợng không cao. Trong nội dung đồ án do yêu cầu cao về chất lợng sản phẩm cho nên sử dụng phơng pháp đun nóng bằng điện.
Trong phân xởng mạ có các bể cần đợc đun nóng là: - Bể tẩy dầu mỡ - Bể xâm thực - Bể mạ đầu hoá học - Bể mạ Ni mờ, - Bể rửa nóng - Bể mạ Ni bóng - Bể mạ Crôm
Tính tiêu hao lợng điện đun nóng ban đầu:
Tính lơng nhiệt Qđ để đun các bể từ nhiệt đọ 250C tới nhiệt độ làm việc 550C (thời gian đun là 1 giờ)
Qđ = 1,1.V.∆t.C + q (J) (2.13) Trong đó:
1,1 - Tỷ trọng gần đúng của mọi dung dịch
Đồ án tốt nghiệp
V - Thể tích dung dịch
V = 27. 840 . 11,5 = 2495 (lít)
∆t - Hiệu số nhiệt độ làm việc và nhiệt độ ban đầu. Ta chọn ∆t của mọi bể giống nhau.
∆t = 55 - 25 = 300C
q - Tổn thất nhiệt qua thành mặt thoáng Đối với bể không có bảo ôn thì
q = 30% Qđ
C - Nhịêt dung riêng của dung dịch J/kg.K Đối với hầu hết dung dịch có C = 4150J/kg.K
- Nhiệt Qgđể giữ nhiệt độ ổn định trong 1 giờ làm việc Qg = q - qj
qj: Nhiệt Jun tỏ ra khi dòng điện đi qua dung dịch trong 1 giờ qj = UIT.
U - Hiệu điện thể đặt vào bể, V I - Cờng độ dòng điện chạy qua bể, I - Nhiệt năng tiêu tốn trong 1 năm Q sẽ bằng:
Q = T [Qđ + tgQg]/ (tg + tđ) (J) (2.14) tg: Thời gian giữ nhiệt trong ngày: 8h
tđ: Thời gian đun: 1h
T: Thời gian làm việc thực tế hàng năm của thiết bị T = 1806,42 (h)
- Điện năng tiêu tốn trong 1 năm W sẽ là: W = Q/100.3600 (Kwh) (2.15) - Công suất N bộ đun nóng (can nhiệt)
N = Qđ/tđ.1000.3600 (kw) (2.16) - Số lợng cần đun nóng:
n = N/Nc (quay tròn n) (2.17)
2.5.1. Đối với cả bể mạ Ni mờ.
- Nhiệt đun nóng lên 550C Qđ = 1,1.V.∆t.C + q (J)
= 1,1.24995 . 30 . 4150 + 0,3 Qđ Qđ = 488128928,6 (J)
- Nhiệt Qg để giữ nhiệt độ ổn định trong khi làm việc: để cho tiện sẽ tính Qg trong 1h.
Qg = q - qj
Với qj = UIT = 2,62 . 588,6 . 3600 = 5551675,2(J)
Vậy Qg = 0,3 . Qđ - qj
- Nhiệt tiêu tốn trong một năm Q sẽ bằng.
Q = T [Qđ + tgQg]/(tđ + tg) (J) (2.14) Thay số Q = 1806,42 [Qđ + 8.Qg]/(1+8)
= 3,242.1011 (J)
- Điện năng tiêu tốn trong một năm 3 bể mạ Ni mờ sẽ là W1 = 3.Q/1000.3600
3.3, 242.1011 270165
1000.3600= (Kwh) - Công suất của bộ đun nóng
.1000.3600 d d Q N = t = 136 Kwh
- Chọn can đun nóng Galvatek có công suất 24 kw làm bằng thép không rỉ - Số can nhiệt n = 136 5,66 24 c N N = =
Đồ án tốt nghiệp Chọn n = 6 (cái)
2.5.2. Bể mạ Ni bóng
- Nhiệt đun nóng lên 550C Qđ
Qđ = 1,1. 2495.30.4150 + 0,3Qđ Qđ = 488.128.925,6 (J)
- Nhiệt Qg giữ nhiệt độ ổn định Qg = q-qj
Với qj = UI T. = 981 . 4,2525 . 3600 = 15018129 (J)
Qg = 0,3 Qđ - qj
- Nhiệt tiêu đến trong năm cho 1 bể Ni bóng Q = T [Qđ + tgQg]/(tđ+tg) (2.14) = 3,09.1011 (J)
- Điện năng tiêu tốn trong một năm W sẽ là: 85833 = 2 Q W = 1000.3600 Kwh
- Công suất bộ đun nóng
Vì các bể đều giống nhau, đều đun lên 550C nên công suất của tất cả các bộ đun nóng trong các bể đều là 136 Kw và đều sử dụng cùng một loại can nhiệt Galvatek có cùng công suất 24 Kw nên số can nhiệt của mối bể đều là 6 can.
2.5.3. Bể mạ Cr
- Nhiệt đun nóng lên 550C
Qđ = 1,1 . 2495 . 304150 + 0,3Qđ
Qđ = 488128928,6 (J) - Nhiệt Qg giữ nhiệt độ đủ
Qg = q - q5
= 0,3Qđ - UI T
= - 49741701 < 0
Bể mạ Cr không phải giữ hiệt do nhiệt sau của dòng dòng điện tỏ ra lớn bù vào lợng nhiệt tạo ra môi trờng.
- Lợng nhiệt tiêu tốn hàng năm của bể mạ Cr là:
Mỗi năm công nhân làm việc 253 ngày. Mỗi ngày cần đun nóng 1 giờ vậy lợng nhiệt tiêu tốn trong năm sẽ là:
Q = 253 Qđ
= 1,234.1011 (J)
- Điện năng tiêu tốn trong năm
3 Q100.3600 34305
W = = Kmh
2.5.4. Bể mạ Cu hoá học; xâm thực, tẩy dầu mỡ, rửa nóng
Vì các bể đều giống nhau, đều đun lên cùng một nhiệt độ là 550C nên lợng nhiệt đun nóng là nh nhau. Trong các bể: xâm thực, rửa nóng, mạ đồng hoá học, tẩy dầu mỡ không có dòng điện đi qua nên qj đều bằng không. Vì vậy nhiệt giữ cho các bể đều nh nhau.
- Nhiệt đun nóng: Qđ
Qđ = 488128928,6 (J) - Nhiệt giữ Qg nhiệt độ ổn định
Qg = q = 0,3 Qđ
- Nhiệt tiêu tốn trong 1 năm cho 2 bể mạ đồng hoá học, 1 bể xâm thực, 1 bể tẩy dầu mỡ, 1 bể rửa óng
Qg = q = 0,3Qđ
- Nhiệt tiêu tốn trong 1 năm cho 2 bể mạ đồng hoá học, 1 bể xâm thực, 1 bể tầy dầu mỡ, 1 bể rửa nóng.
Q = T [Qđ + tgQg]/(tđ+tg)
= 1806,42 [Qđ + 8,03Qđ]/(1+8) = 3,33.1011 (J)
- Điện tiêu tốn cho các bể (5 bể) trong năm
Đồ án tốt nghiệp
Bảng6: Tiêu hao điện máy 1 năm cho các bể Bể đun nóng Qđ (KJ) Q (Kj) V (v) I (A) I (S) qj= UIT /1000 Qg (Kj) Nc (Kw) N (Kw) Bể mạ Ni mờ 488129 146438 2,62 588,6 3600 5.551,67 5 140887 24 136 Bể mạ Ni bóng 488129 146438 4,2525 981 3600 15018,13 131420 24 136 Bể mạ Cr 488129 146438 11,11 4905 3600 1961804 -49701 24 136 Bể mạ Cu hoá học, tẩy dầu mỡ, rửa máy 488129 146438 0 0 0 0 146438 24 136
Tổng lợng điện tiêu tốn đun nóng W = W1 + W2 + W3 + W4
= 436768 Kwh
Đồ án tốt nghiệp
II. 6. Tiêu hao không khí nén.
Quá trình sản xuất có sử dụng đến sục khí ở các khâu: Tẩy dầu mỡ, hoá học, hoạt hoá, Mạ Ni mờ, Mạ Ni len bóng, mạ Cr.
Sục khí cho tẩy dầu mỡ làm tăng khả năng tẩy rửa bề mặt tiêu hao không khí cho quá trình này phụ thuộc vào chế độ sục (nhanh, vừa, chậm) và lợng dung dịch đã dùng. Mặt khác lợng dung dịch đã dùng cũng phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng bề mặt sạch hay bẩn của vật gia công.
Máy phun cát dùng không khí nén đến áp suất 4 - 4,5 atm, hút cát thành tia đập mạnh vào bề mạt gia công.
Sục khí cho các mể mạ và bể hoạt hoá làm tăng khuấy đảo dung dịch, tăng khả năng thoát khí trong dung dịch, tăng khuyếch tán nên cũng làm tăng hiệu suát dòng điện.
Tính lợng khí tiêu hao cho sục khí phải dựa vào lợng dung dịch cần sục và lợng khí tiêu tón riêng cho một thể tích dung dịch. Thông thờng ngời ta thấy tiêu hao hí nén cho 1 lít dung dịch.
0,5 l/phút cho khuấy nhẹ 1,0 l/phút cho khuấy vừa 1,5 l/phút cho khuấy mạnh
Lợng khí dùng cho một năm tính đợc từ lợng khí dùng đợc một phút và l- ợng dung dịch cần khấy.
Số lợng bể cần phải sục khí. Bể tẩy dầu mỡ (1 bể). Bể mạ Ni, (5 bể). Bể mạ Cu hoá học (2 bể). Bể hoạt hoá, máy phun cát. Các bể đều sử dụng khấy vừa 1 lít khí/ lít dung dịch, Riêng bể hoạt hoá sử dụng khuấy nhẹ 0,5 lít khí/lít dung dịch.
Lợng khí cần dùng để sục trong 1 năm V1 = 27.11.8,4.8.1.1806,42 + 27.11.8,4.1.0,5.1806,42 = 38306,6 (m3/năm)
Lợng khí tiêu tốn trong năm máy phun cát V2 = 8.1806,42 = 14451,36 (m3/năm)
Lợng khí tiêu tốn 1 năm V = V1 + V2 = 52757,97 (m3/năm)
2. 7. Tiêu tốn nớc
Trong xởng mạ, nớc chủ yếu đợc dùng để rửa cát mạ. Thông thờng cứ 1m2
sản phẩm mạ phải cần đến 2m3 nớc. Lợng nớc dùng để pha chế dung dịch chiếm phần rất nhỏ trong tổng lợng tiêu thụ trong xởng và không dùng thờng xuyên.
Nớc sau khi rửa sẽ chảy ra bể xử lý trớc khi thải ra cống rãnh chung. Vì thế, khi rửa làm sao để rửa sạch nhất với một lợng nớc ít nhất.
Rửa vật mạ một lần trong bẻ chảy tràn
Mức tiêu thụ nớc đối với nớc rửa xác định theo công thức:
q
= n
Q K x F, lit/h (2.17) Trong đó:
q - lợng dung dịch bám theo một đơn vị bề mặt, lit/m2 chọn q = 0,2 (lit/m2)
n- số bể (lần) rửa.
F - diện tích bề mặt rửa nhúng 1 h trong 1 bể, m2/h.
Nhịp độ ra hàng 10 phút/lần. Vậy diện tích rửa trong 1 giờ/1bể là: F = 6.y = 6.163,5 = 981 (dm2/h)
= 9,81 (m2/h)
K - tiêu chuẩn độ sạch sau khi rửa đánh giá bằng số lần giảm nộng độ cần từ chính của dung dịch bám theo bề mặt sau khi rửa:
= C0/Cgh
ở đây có nồng độ cấu tử chính trong dung dịch bám theo mật mạ (trớ khi rửa), g/lit:
Cgh - nồng độ giới hạn cho phép của cấu tử chính trong nớc sau khi rửa, g/lit
- Rửa sau tẩy dầu mỡ:
Đồ án tốt nghiệp q = 0,2 (lit/m2) Co = 30 (g/lit) Cgh = 0,1 (g/lit) n = 2 (lit/h) 33,98 9,81 . 0,1 30 0,2 Q1 = 2 =
- Rửa sau xâm thực bề mặt q = 0,2 (lit/m2) Co = 400 (g/l) Cgh = 0,01 (g/l) n = 1 (lit/h) 78480 1 0,01 400 0,2 Q2 = .9,8 =
- Rửa sau mạ Cu hoá học Co = 15 (g/l) Cgh = 0,1 (g/l) n = 1 q = 0,2 (lit/m2) (lit/h) 294,3 9,81 . 0,1 15 0,2 Q3 = = - Rửa sau mạ Ni bóng Co = 250 (g/l) Cgh = 0,01 (g/l) n = 1 (lit/h) 49050 9,81 . 0,01 250 0,2 Q3 = =
- Rửa sau của Cr
Sau mạ Cr ta phải đặt bể thu hồi Cr. nếu lợng nớc rửa giảm đi, ta nhân thêm với hệ số K1 = 0,4 (lit/h) 19620 9,81 . 0,01 250 0,4 . 0,2 Q4 = =
Xởng mạ điện thuộc loại xởng có nhiều độc hại, phát minh từ các bớc gia công hoá học và điện hoá. Để giữ cho điều kiện làm việc trong phòng đợc bình thờng cần phải trang bị các quạt thông gió hai chiều (hút - đẩy). Ngoài ra nhiều bể cần đợc trang bị các miệng hút cục bộ để hút các chất độc hại thoát ra bề mặt thoáng dung dịch thoát ra từ các bể gia công hoá học hoặc điện hoá. Miệng hút đợc đặt theo chiều dài bể. Mỗi bể có thể đặt 1 hay 2 miệng hút dọc theo hai bên miệng bể. Khe miệng hút có thể là những khe cố định hoặc là những khe đáy mở, chuyển đảo đợc.
Ta chọn hút hai bên miệng bể, khe miệng hút là những khe cố định.
Cần hút gió cho các bể gây ra nhiều ô nhiễm cho không khí là: tẩy dầu mỡ, xâm thực bề mặt, mạ hoá học, mạ Ni mờ , mạ Ni bóng, mạ Crôm.
Thể tích không khí L cần hút khỏi mặt thoáng của bể nớc đợc tính theo công thức:
L = Lo K1 Kđ K1 K2 K3 K4 . m3/h (2.18)
Trong đó: Lo - thể tích riêng phần không khí cần hút khỏi bể, m3/h;
Kt - hệ số xét đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa dung dịch và phòng làm việc
Kđ - hệ số xét đến độ độc hại và cờng độ bốc hơi của chất độc hại. K1 - hệ số xét đến cách thức hút
K1 = 1,0 đối với hút hai bên miệng bể, không thổi, chắn, đầy: hoặc hút một bên có thổi chắn đậy.
K2 = 1,2 hệ số xét đến ảnh hởng của khuấy dung dịch bằng khí nén, sôi, sủi bọt;
K3 = 0,75 hệ số xét đến tác dụng che phủ của các vật nối trên mặt thoáng; K4 = 0,5 hệ số xét đến tác dụng che phủ của lớp bọt nổi trên mặt thoáng. Thể tích riêng phần không khí cần hút Lo xác định theo công thức
Đối với miệng hút cố định và miệng hút lật đảo nhng không thổi, chắn, đậy:
Lo = 1400 [H1 + 0,53Wt/CWt + Lt] 0,66Wt m3/h (2.19) Trong đó: Wt, Lt - chiều rộng và chiều dài (trong) của bể.
H1 - Khoảng cách từ mặt thoáng của dung dịch đến miệng bể, 0,15m; Lê Xuân Tuấn Lớp: Điện hoá & BVKL K4646
Đồ án tốt nghiệp Thay số ta có: ( ) o 0,84 L 14000 0,15 0,53 . 0,84 2,7 = + + 0,66 . 0,84 (2.19) = 214 (m3/h)
2. 8.1. Đối với bể tẩy dầu mỡ
30 25 - 55 t = = ∆
Tra bảng 2.12. Trang 53 sách “phơng pháp thiết kế xởng mạ điện” ta có Kđ
= 0,8 đối với bể tẩy dầu mỡ.
Thể tích không khí cần hút khỏi bể tẩy dầu mỡ là:
L1 = 214 . 1,47 . 0,81,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 (2.18) = 113,25 (m3/h) 2.8.2. Bể xâm thực bề mặt có ta 2.12 ng bả Tra 30 25 - 55 t = = ∆ 1,47 K∆t =
Đối với bể xâm thực Kđ = 1,3 Thể L2 cần hút khỏi bể L2 = 2,14 . 1,47 . 1,3 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 (2.18) = 184,03 (m3/h) 2.8.3. Bể mạ Cu hoá học Nhiệt độ bể 550C. Vậy Δt =55−25=300C Tra bảng ta có KΔt =1,47
Đối với bể mạ Cu hoá học Kđ = 0,8 Thể L3 cần hút khỏi bể
L3 = 214 . 1,47 . 0,8 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 = 114,25 (m3/h)
2.8.4. Bể mạ Ni vào và Ni bóng
Nhiệt độ làm việc của bể 550C C 300 25 - 55 t = = 0 ∆ Tra bảng ta có KΔt =1,47 Tra bảng ta có Kđ = 0,83
Thể tích khí cần hút
L4 = 214 . 1,47 . 0,8 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 = 113,25 (m3/h)
2.8.5. Bể mạ Cr
Nhiệt độ làm việc của bể 550C C 300 25 - 55 t = = 0 ∆ Tra bảng ta có: KΔt =1,47
Đối với bể mạ Cr tra bảng ta có Kđ = 1,3
Thể tích khí cần hút
L5 = 214 . 1,47 . 1,3. 0,8 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 = 184,03 (m3/h)
Đồ án tốt nghiệp
Bảng7: Số liệu để chọn quạt hút thông gió cho xởng
Bể cần hút Kiểu miệng hút Kích thớc bể, mm Lo L Lt Wt H1 m3/h m3/h Xâm thực bề mặt Cố định 2700 840 150 214 184,03 Mạ Cu hoá học Cố định 2700 840 150 214 113,85
Tẩy dầu mỡ hoá học Cố định 2700 840 150 214 113,25 Mạ Ni mờ và Ni bóng Cố định 2700 840 150 214 113,25
Mạ Crôm Cố định 2700 840 150 214 184,03
2.8.6. Chọn quạt
Ta chia hệ thống gió làm hai đờng ống: hệ thống hút gió cho bể mạ Cr và xâm thực hệ thống còn lại cho các bể mạ Cr, Ni và tẩy dầu mỡ hoá học.
- Thể tích khí hút cho bể mạ Cr và xâm thực. L = L2 + L5 = 368,06 (m3/h)
- Thể tích khí cần hút cho các bể còn lại L = L1 + 2L3 + 4L4
= 792,75 (m3/h)+
Bảng 8: Chọn quạt cho đờng ống hút gió
Hệ thống hút Mã hiệu quạt Năng suất 1000m3/h áp suất toàn phần Pa Hệ số hữu ích Hiệu suất, Kw Kích thớc mm Bể Crôm và xâm thực 2,5 0,68 17,6 0,73 0,12 476+515+490 Các bể còn lại 2,5 1,35 65,4 0,755 0,6 476+515+490
2.9. Tiêu tốn điện năng
Điện năng tiêu tốn cho: chạy nguồn điện một chiều; chạy các động cơ điện; chạy máy sấy; chạy quạt thông gió; đun nóng các bể mạ, tẩy, rửa...; chiếu sáng.
2.9.1. Điện năng tiêu thụ cho các nguồn điện một chiều trong một năm.
W1 = PclKn T/η Kw/h
K - hệ số sử dụng thiết bị %
n - số chính lu cùng loại công suất