Тепловой баланс ванны гальванического цинкования

Расчет коэффициента теплоотдачи от электролита к стенке:

1=0,129*0,54/0,9*(0,0008*3352,424*9,8*0,90,0008*(1447,345/0,0008).

2**0,207 325*0,1)0,333 = 104,442 Вт/(м2*град).Расчет коэффициента теплопередачи через стенку: k = 1/(6/(1000*49,8)+(10/(1000*0,15)) = 14,973 Дж/(м2*с*град).Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки в воздух.

если l3t2, то2 = 1,36(T/l)0,25;если l3t2, то2 = 1,97(T)0,25;Рассчитаем l3t = 0,93*(298−293) = 3,645, значит расчет ведем по второй формуле: 2 = 1,97(298−293).

0,25=2,948Вт/(м2*град).Результаты расчета изменения потерь тепла в зависимости от температуры окружающей среды представлены на рисунке 4.

1.Рис. 4.1 — Потери тепла через стенку ванны в зависимости от температуры окружающей среды.

Температура стенки со стороны воздуха по графику Тст = 300,1 К. Уточненный расчет коэффициентов теплопередачи дает:

1 = 5,783 Вт/(м2*град);2 = 1,681Вт/(м2*град).Коэффициент теплопередачи через стенку.

К = 4,754Вт/(м2*град).Потери тепла с зеркала электролита за счет излучения qизл и за счет конвективного уноса qконв равны: qизл = 5,783*0,95*((Твозд/100).

4 — *(Тэл/100).

4)*Sзерк = 5,69*0,95*((298/100).

4 — *(293/100).

4)*1,21 = 34,31 Дж/с.Sзерк = Lвн*Ввн = 2200*550/(1000*1000) = 1,121 м². qконв = *(Твозд-Тэл)*Sзерк = 3,439*(298−293)*1,21 = 20,81Дж/с. — коэффициент теплоотдачи с горизонтальной поверхности зеркала электролита. Дж/с.Потери тепла через дно электролизера составляют: Qдно = Kст*(Твозд-Тэл)*(Lвн*Ввн/1 000 000) = 4,754(298−293)*(2200*550/1 000 000) ==28,70 Дж/с.При условии растворимых анодов за счет подведения электрического тока к электродам и растворения цинкового анода также выделяется тепло: Qпод эл=Iн*Uгр = 120*1,8 = 216 Дж/с.Iн =Sдет*I = 1,2*10 = 120 А*м2; Uгр =U-Uк = 2−0,2= 1,8 В.

4.3 Расчет удельной теплоемкости электролита.

Удельная теплоемкость электролита рассчитывается как сумма произведений удельных теплоемкостей отдельных компонентов системы на их безразмерные концентрации,(4.10)где — удельная теплоемкость i-го компонента, взятая из справочника[12, 13], Дж/(кг∙К);xiмассовая доля i-го компонента. 4.4 Расчет теплоты химической реакции образования аммиаката цинка.

Образование аммиаката цинка происходит по реакции (3.6). Запишем значения стандартных энтальпий образования компонентов реакции (табл. 4.2).Таблица 4.2 — Термодинамические свойства веществ [12, 13]ФормулаZn (NH3)2Cl2ZnONH4ClH2OΔHf, 298, кДж/моль-415,050−347,990−313,590−285,800ΔrH298 = ΔHf, 298(Zn (NH3)2Cl2) + ΔHf, 298(H2O) — ΔHf, 298(ZnO) --2*ΔHf, 298(NH4Cl)=-415,050−285,800+347,990+2*313,590 = 274,32 кДж/моль.Qх.р. = -5,8 Дж/с.

4.4. 5 Расчет теплового баланса.

Изменение температуры электролита за время нанесения покрытия:

Считается, что если изменение температуры — величина положительная, то электролит нагревается, а если отрицательная — то охлаждается. Если нагрев электролита, то это не повлечет за собой изменение теплового режима процесса, так как одновременно с этим произойдет увеличение потерь тепла в результате обмена с окружающей средой. При более значительном изменении температуры необходимо предусмотреть нагревающие или охлаждающие теплообменники и вновь повторить расчет теплового баланса. Таким образом, для рассматриваемого случая, когда рассчитанная скорость изменения температуры электролита составила 0,399, электролит нагревается, но нагрев не повлечет за собой изменение теплового режима процесса, так как одновременно с этим произойдет увеличение потерь тепла в результате обмена с окружающей средой. поэтому, нет необходимости использовать дополнительное оборудование для поддержания температуры электролита.

Заключение

.

В ходе выполнения курсового проекта был рассчитан тепловой баланс гальванической ванны цинкования (по справочным данным).В результате расчета получено, что в ходе технологического процесса электролит нагревается преимущественно за счет прохождения электрического тока через электролит. Однако в течение одного цикла нагрев составляет 0,399С, значит, использования дополнительных охлаждающих устройств не требуется. Библиографический список.

Дасоян М.А., Пальмская И. Я., Сахарова Е. В. Технология электрохимических покрытий.

Л.: Машиностроение 1989.-391 с. Справочник по электрохимии / под ред. А. М. Сухотина. — Л.: Химия, 1981. — 488 с. Ильин В. А. Цинкование и кадмирование.

— Л.: Машиностроение, 1971, — 88 с. ГОСТ 1180–91. Аноды цинковые. Технические условия. ГОСТ 3640–94. Цинк.

Технические условия. ГОСТ 23 738–85. Ванны автооператорных линий для химической, электрохимической обработки поверхности и получения покрытий. Основные параметры и размеры.

Технологические расчеты оборудования электрохимических производств: учебно-методическое пособие. / В. М. Рудой, Т. Н. Останина, И. Б. Мурашова, Н. И. Останин, Ю. П. Зайков. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2006.-81 с. Новиков В. Т., Медведев Г. И., Суров И. И. Основное технологическое оборудование цехов гальванопокрытий.

— М.: МХТИ им. Д. И. Менделеева. — 1984. — 63с. Гибкие автоматизированные гальванические линии: Справочник. /.

Под общ. ред. В. Л. Зубченко. — М.: Машиностроение. ;

1989. — 672 с.В. Н. Варыпаев.

Введение

в проектирование электролизеров. — Л.: Изд-во ЛТИ. ;

1981. — 93 с. Флореа О., Смигельский О. Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии.

М.: 1971. — 448с. Краткий справочник физико-химических величин /Под ред. А. А. Равделя, К. П. Мищенко. — М.: Химия, 1965.-232с.Справочник химика. 2-е изд. Под ред.

Б.П.Никольского. — М.-Л.:Химия. — 1964.

— Т.

3. — 1000 с. Справочник по электрохимии / под ред.А. М. Сухотина. — Л.: Химия, 1981. — 488 с.