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, Со, С1, ... Сn- концентрации контролируемого компонента (ККК) в операционной и промывных ваннах, jz - поток промывной воды, js=vудSР - объемный поток воды, уносимой на поверхности деталей, vуд - 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 Сn=Спдк (предельно допустимая концентрация Спдк 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 СN= Cп , К = Ко.
2. Определение расхода воды на промывку.
Установим связь между потоком раствора на поверхности загрузочного приспособления и потоком промывной воды.
(2.52)
(2.53)
Поскольку Ко>>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 Со = 100 г/л, Сп = 0,01 г/л.
Критерий окончательной промывки Ко= 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