Атериальный расчет промывочного комплекса

гальванических линий [23-25]

2.8.1. Общие сведения

Промывка - необходимая операция технологического процесса химической и электрохимической обработки поверхности деталей. Назначение промывки - при минимальном расходе воды снизить концентрацию вещества (контролируемого компонента) в пленке раствора, выносимого деталями из операционной ванны до уровня, обеспечивающего качество последующей операции.

Интерес к промывке обусловлен огромным расходом воды, уступающим по всем производствам в целом только затратам воды на охлаждение реакторов атомных станций.

Перед материальными расчетами промывочного комплекса разберем основные виды промывки [14,21].

По способу осуществления, промывки делят на объемные (погружением) и поверхностные (смывом). Поверхностные разделяют на промывки душированием, распылением, аэрозольные и вакуумные. В свою очередь, объемные промывки могут быть проточными или непроточными, одно- и многоступенчатыми (каскадными) (рис.2.21-2.24).

Рис.2.21. Схема двухступенчатой прямоточной промывки

Рис.2.22.Схема двухступенчатой противоточной

промывки

Рис.2.23. Комбинированная проточно-непроточная промывка. (Двухступенчатая противоточная промывка с ванной улавливания)

Рис.2.24.Непроточный промывочный комплекс

На рисунках условные обозначения соответствуют: о - операционная (например, гальваническая) ванна, 1, 2, ... n - номера промывочных ванн, С_о, С₁, ... С_n- концентрации контролируемого компонента (ККК) в операционной и промывных ваннах, j_z - поток промывной воды, j_s=v_удSР - объемный поток воды, уносимой на поверхности деталей, v_уд - удельный вынос раствора на одном квадратном метре поверхности деталей [ л/м²], S - площадь деталей на загрузочном приспособлении м², Р – ритм загрузочных приспособлений, шт/час.

Стрелками показано движение загрузочных приспособлений, двойными стрелками – движение промывной воды. Существуют также большое количество промежуточных типов - комбинированных промывок (сочетание проточных и непроточных, объемных и поверхностных). В поверхностных промывках расход воды задается способом ее подачи, давлением в трубе и временем обработки. В объемных промывках расход воды может быть определен из материального баланса. Поэтому основное внимание в данном курсе будет уделено расчету разных вариантов объемных промывок.

В расчетах будут использоваться следующие понятия:

-критерий промывки (определяется отношением концентрации контролируемого компонента в гальванической ванне к концентрации в промывной ванне)

-критерий окончательной промывки (отношение концентрации контролируемого компонента в гальванической ванне к предельно допустимой концентрации в последней промывной ванне С_n=С_пдк (предельно допустимая концентрация С_пдк зависит от последующей технологической операции для разных процессов приведена в [14,21]),

-критерий разбавления (рассчитывается как отношение объемного потока промывной воды к потоку раствора на поверхности загрузочного приспособления)

2.8.2. Материальный расчет прямоточной промывки [25]

Схема прямоточного промывочного комплекса и материальных потоков в нем показана на рис.2.25.

Целью расчета является:

1). Рассчитать ККК в каждой ванне промывочного комплекса;

2).определить расход воды на промывку.

1. Определение концентрации контролируемого компонента в промывочных ваннах.

В стационарных условиях приход вещества в ванну равен уносу. Для первой промывной ванны в этом случае можно записать:

Отсюда

(2.50)

Рис.2.25. К расчету прямоточного промывочного комплекса.

Аналогично для второй ванны

(2.51)

Подставим С₁ из формулы (2.50) в (2.51). Получаем

По этому алгоритму можно рассчитать концентрацию для любой ванны

Из этой формулы можно получить еще одно выражение критерия промывки

При С_N= C_п , К = К_о.

2. Определение расхода воды на промывку.

Установим связь между потоком раствора на поверхности загрузочного приспособления и потоком промывной воды.

(2.52)

(2.53)

Поскольку К_о>>1, единицей в формуле (2.53) можно пренебречь и определить расход воды на промывку в данной ванне в зависимости от величины уноса раствора на поверхности загрузочного приспособления:

(2.54)

Общий расход воды в промывочном комплексе при прямоточной промывке определяется произведением потока воды через промывную ванну на число ванн в промывочном комплексе

(2.55)

где N - число промывных ванн.

Пример. Рассчитать расход воды в промывочном комплексе с разным количеством промывных ванн. Принять С_о = 100 г/л, С_п = 0,01 г/л.

Критерий окончательной промывки К_о= 100/0,01=10⁴.

При N=1

При N=2

При N=4

Вывод: чем больше промывных ванн в промывочном комплексе, тем меньше расход воды на промывку для достижения предельно допустимой концентрации в последней ванне.

Концентрация контролируемого компонента в сточной воде может быть определена через массовый поток g уносимого компонента

Отсюда