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 μ 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 α = 45°; температура смеси в проеме 75 °С. Тогда плотность воздуха будет равна, кг/м3 ρн = 1,226; ρвн = 0,946; ρсм = 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.
b́́ ́ = 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 μ = 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
Ǵвоз = 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)
Vα = 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; 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)
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; 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)
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; 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)
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; 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.