Розрахунок витрати води на промивання у гальванічному виробництві
Джерело: Виноградов С.С. “Організація гальванічного виробництва. Обладнання, розрахунок виробництва, нормування.”, 2005 р.
Основні положення розрахунку витрати води під час промивання
Одним з головних факторів, що визначають витрату води, є питома винос розчину q (л/м 2 ) з ванни поверхнею деталей, який залежить від складності профілю деталі, стану поверхні та часу стікання розчину. При розрахунках приймають максимальні значення питомої виносу розчину, подані у табл. 1.
Крім того, витрата води на промивання залежить від необхідної якості промивання, що визначається кратністю розведення винесених з поверхнею деталей компонентів розчинів:
де сo - концентрація відмиваного компонента в технологічній ванні, сn - гранична концентрація відмиваного компонента в останній (по ходу руху деталей) ступені промивання (див. табл. 4).
Таблиця 1
Максимальна норма питомої виносу розчину
| Вигляд обробки | Час стікання не менше, | Норма питомої виносу, л/м 2 | |
| кислі розчини | лужні та хромовмісні розчини | ||
| На підвісках | 6 | 0,2 | 0,3 |
| У дзвонах | 15 | 0,4 | 0,6 |
| У барабанах | 15 | 0,4 | 0,6 |
| У кошиках та сітках | 15 | 0,5 | 0,75 |
У загальному вигляді витрата води на промивання визначається за формулою:
де Q - Витрата води на промивання, л / год; n – кількість промивних ванн із власною подачею води; q – питомий винос (винесення) розчину, л/м 2 ; F – площа оброблюваноїповерхні в одиницю часу (продуктивність лінії чи технологічної ванни), м 2 /год; α – коефіцієнт, що враховує наявність ванн уловлювання: α=1 у відсутності уловлювачів, α=0,4 при одній, α=0,15 при двох та α=0,06 при трьох ваннах уловлювання; K – кратність розведення; N – кількість щаблів проточного промивання.
При розрахунку за формулою (1) за одну ванну зі своєю подачею води приймається як одинарна ванна промивання, а й каскадна ванна незалежно від кількості каскадів (сходів, ємностей тощо.), оскільки у неї попри всі каскади є лише одне введення води.
Для конкретних, найчастіше зустрічаються схем промивки формула (1) набуває простіший вигляд, представлений у табл. 2.
Розрахункове значення витрати води на промивання є мінімальним значенням, нижче якого не забезпечуватиметься необхідна якість промивання, тому на практиці слід застосовувати витрати води, збільшені на 10-20% порівняно з розрахунковими.
Таблиця 2
Формули розрахунку витрати водидля схем промивки, що часто зустрічаються
де: Т – технологічна ванна, У – ванна уловлювання, П – одинарна ванна промивання, 2КП – двокаскадна ванна промивання, 3КП – трикаскадна ванна промивання, Vв – обсяг ванни промивання, Тсб – час між зміною промивної води. Рух деталей зліва направо.
Можна визначити три групи заходів, за допомогою яких можна регулювати водоспоживання: зміна кількості ступенів (N), заміна прямотоку на протитечію (n при N = const) і зміна режиму промивання (α).
Щоб краще побачити вплив кожної групи заходів окремо на витрати води на промивання занурювальним методом без барботажу в таблиці. 3 наведено розрахункові значення витрати води на промивання післяконкретної операції: електрохімічного нікелювання з концентрацією іонів нікелю в електроліті 60 г/л, питомим винесенням електроліту 0,2 л/м 2 граничною концентрацією іонів нікелю в останньому ступені промивання 0,01 г/л, продуктивністю з нікелювання 1 м 2 .
З даних, поданих у табл. 3, можна зробити такі висновки:
- – що більше ванн (східців) промивки, тим менша необхідна витрата води;
- – при заміні прямоточного промивання на протиточну витрату води скорочується пропорційно до кількості щаблів промивання;
- – збільшення ступенів промивання призводить до нерівномірного скорочення витрати води: велике скорочення витрати води на промивання (у десятки разів) досягається при заміні одноступінчастої ванни промивання (одинарної) на двоступінчасту (прямоточну або каскадну). Збільшення щаблів промивання ще одну призводить до менш значного скорочення витрати води – в 2-4 разу. При переході від триступінчастої до чотириступінчастої промивання водоспоживання скорочується лише на 30-50%. Подальше збільшення щаблів промивання немає практичного сенсу, оскільки мінімальна економія води досягається значним збільшенням зайнятої виробничої площі цеху. Тому на практиці більше трьох ступенівпроточної промивання встановлювати не рекомендується.
Таблиця 3
Витрата води (л/год) для різних схем промивання після електрохімічногонікелювання:F=1 м 2 /год,q=0,2 л/м 2 , зn=60 г/л, з=0,01 г/л
| Режим промивки | Кількість ступенів промивання | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Прямоточний | 1200 | 31,0 | 10,9 | 7,0 | 5,7 | 5,1 |
| Протитечний | 1200 | 15,5 | 3,6 | 1,8 | 1,1 | 0,9 |
| Періодично непроточний зі скиданням води тільки з першого ступеня | 1200 | 11,0 | 2,0 | 0,8 | 0,4 | 0,3 |
Періодично непроточний режим роботи промивних ванн буде розглянуто нижче.
Для вибору схем промивання рекомендується керуватися нижченаведеними основними положеннями та порядком вибору схем промивань.
Основні положення та порядок вибору схем промивання для лінії
1. Гаряче промивання (60-90 °С) встановлюють:післязнежирення та зняття травильного шламу в лужних розчинах, при значній кількості на поверхні деталей мастил або мастил;передхімічним знежиренням, одночасним знежиренням-труєнням, нанесенням покриттів у теплих і гарячих розчинах, сушінням деталей (крім деталей з хроматованими цинковим і кадмієвим покриттями, хімічним оксидним і хімічним оксидним електропровідним покриттям).
2. Тепле промивання (40-59 °С) встановлюють:післязнежирення та травлення легких сплавів, анодного оксидування,перед і післяхімічного оксидування чорних і кольорових металів,передсушінням деталей з хроматованими цинковим і кадмієвим покриттями, хімічним оксидним і хімічним оксидним електропровідним покриттям алюмінію та його сплавів.
3. Холодне промивання встановлюютьпередактивацією іпередадсорбційним фарбуванням анодно-окисних покриттів, а також у всіх інших випадках.
4. Більше трьох ступенів проточного промивання післятехнологічних ванн не встановлюють, оскільки подальше збільшення кількості ступенів промивання немає практичного сенсу.
5. Одну ванну уловлювання рекомендується встановлювати після ванн, що містять іони важких металів, дві ванни уловлювання – після ванн, що містять іони срібла, а також особливо токсичні компоненти, три ванни уловлювання – після ванн, що містять іони дорогоцінних металів.
6. Розрахунок кратності розведення (К=с/сn) ведуть по відмивається речовині, зазначеній у таблиці 4: концентрація солей важкого металу перераховується в концентрацію іонів важкого металу за формулою і підсумовується; концентрація лужних солей перераховується в концентрацію NaOH за формулою та підсумовується; концентрація кислот перераховується до концентрації тієї кислоти, яка вказана в табл. 9.4 за формулами і підсумовується (Aμ – атомна маса, Mμ – молекулярна маса).
7. Для кожної промивної операції однієї гальванічної лінії розраховують витрати води за такими схемами промивки (з урахуванням пунктів1-5 ):
9. Для кожної технологічної операції вибирають схему промивки з витратою води, близьким (але не більшим) до отриманого заокругленого значення, і для всіх промивних ванн з власною подачею води (щоб однаково віднормувати за допомогою штуцерів з каліброваними отворами водоспоживання для всіх ванн і використовувати один водопровідний кран на всю лінію) встановлюють однакову витрату води, що дорівнює отриманому округленому значенню (див. п.8).