Приложение 3. Рекомендуемое. Расчет расхода воды на охлаждение электролитов

Приложение 3
Рекомендуемое

Расчет расхода воды на охлаждение электролитов

При определении расхода воды на охлаждение электролитов необходимо:

- произвести расчет подводимого и отводимого тепла;

- произвести расчет расхода воды.

1. Расчет количества подводимого и отводимого тепла

1.1. Расчет количества подводимого и отводимого тепла производится по формуле

(1)

где Q - общий расход тепла, кДж/ч (ккал/ч);

- тепловые потери открытым зеркалом электролита ванны, кДж/ч (ккал/ч);

- тепловые потери через стенки ванны, кДж/ч (ккал/ч);

- расход тепла для нагрева деталей, загружаемых в ванну, кДж/ч (ккал/ч);

- расход тепла для нагрева вновь поступающего электролита кДж/ч (ккал/ч);

- расход тепла на нагрев воздуха для перемешивания, кДж/ч (ккал/ч);

- тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через электролит, кДж/ч (ккал/ч);

m - поправочный коэффициент, учитывающий неподдающийся расчету расход тепла, m = 1.1.

При отрицательном значении величины Q раствор необходимо нагревать, при положительном значении - охлаждать.

1.2. Тепловые потери открытым зеркалом электролита ванны определяются по формуле

(2)

где - площадь поверхности открытого зеркала электролита, ;

- удельные потери с 1 поверхности открытого зеркала электролита, # . Определяются по графику на рис. 1 в зависимости от рабочей температуры и скорости движения воздуха над раствором ванны - w.

Скорость движения воздуха над ваннами без вентиляции принимается w = 0.3 м/с, над ваннами с вентиляцией w = 0.5 м/с.

1.3. Тепловые потери через стенки ванны определяются по формуле

(3)

где - площадь поверхности стенок и дна ванны, ;

- удельные тепловые потери через 1 поверхности стенок и дна ванны, . Определяются по таблице.

Удельные тепловые потери через 1 поверхности стенок и дна ванны

Рабочая температура, °С	Удельные тепловые потери через 1 поверхности стенок и дна ванны,
	Без теплоизоляции	При теплоизоляции толщиной
		25 мм	50 мм	75 мм
30	586.2 (140)	150.7 (36)	75.4 (18)	50.2 (12)
40	795.5 (190)	188.4 (45)	100.5 (24)	75.4 (18)
45	1046.7 (250)	238.6 (57)	125.6 (30)	87.9 (21)
50	1277.0 (305)	288.9 (69)	150.7 (36)	113.0 (27)
55	1570.0 (375)	339.1 (81)	175.8 (42)	125.6 (30)
60	1863.1 (445)	389.4 (93)	201.0 (48)	150.7 (36)
65	2093.4 (500)	427.1 (102)	226.1 (54)	163.3 (39)
70	2428.3 (580)	477.3 (114)	263.8 (63)	188.4 (45)
75	2721.4 (650)	527.5 (126)	288.9 (69)	201.0 (48)
80	3014.5 (720)	577.8 (138)	314.0 (75)	213.5 (51)
85	3182.0 (760)	602.9 (144)	326.6 (78)	226.1 (54)
90	3684.4 (880)	628.0 (150)	339.1 (81)	238.6 (57)
95	3705.3 (885)	665.7 (159)	364.3 (87)	251.2 (60)

1.4. Расход тепла для нагрева деталей, загружаемых в ванну, определяется по формуле

(4)

где - масса деталей, загружаемых в ванну, кг/ч;

- удельный расход тепла на нагрев деталей, кДж/кг (ккал/кг):

Определяется по графику на рис. 2 в зависимости от начальной и конечной температуры и материала деталей.

1.5. Расход тепла для нагрева вновь поступающего электролита определяется по формуле

(5)

где - объем электролита, поступающего в ванну, ;

- удельный расход тепла, . Определяется по графику на рис. 3 в зависимости от конечной и начальной температуры воздуха и удельной плотности электролита.

1.6. Расход тепла на нагрев воздуха для перемешивания определяется по формуле

(6)

где - масса воздуха для перемешивания электролита, кг;

- удельный расход тепла на нагрев 1 кг воздуха, кДж/кг (ккал/кг). Определяется по графику на рис. 4 в зависимости от начальной температуры воздуха и рабочей температуры электролита.

Масса воздуха рассчитывается по формуле

(7)

где 1,29 - удельная плотность воздуха при стандартных условиях, ;

12.0 - расход сжатого воздуха на 1 вместимости ванны, ;

Vb - вместимость ванны, ;

1.7. Количество тепла, выделяющееся в течение 1 часа при прохождении электрического тока через электролит, следует определять по формуле

(8)

где Y - сила тока, А;

U - напряжение на ванне, В;

, ... - тепловое напряжение разложения соответственно для 1, 2...n-го параллельно протекающего электрохимического процесса, В;

, ... - выход по току соответственно для 1, 2...n-го параллельно протекающего электрохимического процесса, долей единицы.

Тепловое напряжение разложения определяется по формуле

(9)

где Еразл.п - напряжение разложения при 298 К (25°С), В;

Т - температура, при которой протекает электрохимический процесс, К;

- поправка на температуру, В/К.

Напряжение разложения определяется по формуле

(10)

где , - равновесный потенциал соответственно анода и катода, В.

При практических расчетах количество тепла, выделяющееся при прохождении электрического тока, следует принимать:

- для процессов с растворимыми анодами:

кДж/ч (11)

[ ккал/ч]

Величину следует принимать по графику на рис. 5 в зависимости от силы тока и напряжения или разницы

2. Расчет расхода воды на охлаждение

Расход воды на охлаждение рассчитывается по формуле

(12)

где (W) - расход воды на охлаждение, ;

Q - общий расход тепла, кДж/ч (ккал/ч);

- удельная теплоемкость воды:

Дж/(кг.К)

[С = 1.0 ккал/(кг.°С)]

р - плотность воды, р = 1150 ;

(t1) - температура воды на входе в теплообменный аппарат, К (°С);

(t2) - температура воды на выходе из теплообменного аппарата, К (°С).

Температуру воды на входе в теплообменный аппарат следует принимать по данным специальных частей проекта.

Температуру воды на выходе из теплообменного аппарата рекомендуется принимать на 10-15 К (10-15°С) ниже рабочей температуры ванны, в которой предусматривается охлаждение.