Расчет камеры охлаждения [7]

3.3 Расчет камеры охлаждения [7]

 

Время принудительного охлаждения изделий

τ = 60*с*m*[ln(t₀ - t_ср) – ln(t_k - t_ср)]/(F*α), (3.71)

где с – теплоемкость изделия (теплоемкость стали с = 0,48 кДж/кг);

m – масса изделия, m = 300 кг; t₀ – начальная температура изделия, t₀ = 170 °C; t_ср – температура охлаждающего воздуха на входе в камеру, t_ср = 18 °С; t_k – конечная температура изделия, t_k = 40 °C;

F – поверхность участвующая в теплообмене, F = 80 м²;

α – коэффициент теплоотдачи при принудительном охлаждении, α = 190 кДж/(м²*ч*°С).

τ = 60*0,48*300*[ln(170 – 18) – ln(40 – 18)]/(80*190) = 1 мин.

Ширина камеры охлаждения

В = b + 2*(0,15 + b₁ + 0,1), (3.72)

где b₁ – ширина воздуховодов для подачи холодного воздуха.

В = 1,68 + 2*(0,15 + 0,45 + 0,1) = 3,08 м ≈ 3,1 м.

Высота камеры охлаждения

Н = h + d₁ + 0,1, (3.73)

где d₁ – высота воздуховодов для подачи холодного воздуха, d₁ = 0,75 м.

Н = 1,42 + 0,75 + 0,1 = 2,27 м ≈ 2,3 м.

Длина камеры охлаждения

L = υ*τ + l, (3.74)

где l – длина изделия, l = 4,35 м.

L = 1,2*1 + 4,35 = 5,55 м ≈ 5,6 м.

Производительность приточного вентилятора

V_пр = (G_изд*c + G_тр*c)*(t₀ – t_k)/(с_в*(t_ух – t_ср)), (3.75)

где t_ух – температура воздуха на выходе из камеры охлаждения, t_ух = 35 °С.

V_пр = (18000*0,48 + 3800*0,48)*(170 – 40)/(1,0*(35 – 18)) = 80019 м³/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 950 Па.

Выбираем вентилятор Ц4–76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 82000 м³/ч; Р = 950 Па; η = 0,82; ω = 60 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 82000*950*1,1/(1000*3600*0,82*0,96*0,9) = 33,5 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2–82–8 [6, с.173]

N = 40 кВт; n = 750 мин^-1.

Производительность вытяжного вентилятора

V_выт = V_пр + 2*(b + 0,3)*(h + 0,2)*W_пр*3600, (3.76)

где W_пр – скорость воздушного потока в открытых транспортных проемах W_пр = 0,3 м/с .

V_выт = 80019 + 2*(1,68 + 0,3)*(1,42 + 0,2)*0,3*3600 = 86947 м³/ч.

Принимаем напор вентилятора Р = 1000 Па.

Выбираем вентилятор Ц4–76 №16, со следующей характеристикой [6, с.155]

Q = 90000 м³/ч; Р = 1000 Па; η = 0,8; ω = 60 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле

N = 90000*1000*1,1/(1000*3600*0,8*0,96*0,9) = 40,2 кВт.

Выбираем электродвигатель типа АО2–92–8 [6, с.173]

N = 55 кВт; n = 750 мин^-1.

 

3.4 Расчет камеры пневматического распыления [1]

 

а) Определение размеров камеры и проемов.

Ширина камеры без гидрофильтра

В_к = В_и + В₁ + В₂, (3.77)

где В₁ – расстояние от изделия до воздухопромывных каналов, В₁ = 0,85 м;

В₂ – расстояние от изделия до стенки камеры (для камер с поперечным отсосом воздуха В₂ = 0,55 м).

В_к = 1,68 + 0,85 + 0,55 = 3,08 м ≈ 3,1 м.

Длину камеры L_к определяем из условий удобства работы в ней и принимаем равной длине гидрофильтра (2400;3400;4200 мм). L_к = 6м.

Высота камеры

Н_к = H_и + h_п, (3.78)

где h_п – расстояние от верха изделия до потолка камеры (принимаем h_п = 0,8…1,0 м).

Н_к = 1,42 + 1,0 = 2,42 м ≈ 2,5 м.

Из условий работы камеры принимаем ширину рабочего проема В_р.п. = 0,6 м. Высота рабочего проема

Н_р.п. = Н_и + (400…500); (3.79)

Н_р.п. = 1,42 + 0,4 = 1,82 м ≈ 1,85 м.

Ширина транспортного проема для ввода и вывода изделий

В_т.п. = В_и + 2*В_з, (3.80)

где В_з – расстояние между изделием и проемом по ширине, В_з = 0,15…0,2м.

В_т.п. = 1,68 + 2*0,15 = 1,98 м ≈ 2 м.

Высота транспортного проема

Н_т.п. = Н_и + 2*h_з, (3.81)

где h_з – расстояние между изделием и проемом по высоте, h_з = 0,1…0,2 м.

Н_т.п. = 1,42 + 2*0,15 = 1,72 м ≈ 1,75 м.

б) Определение объема удаляемого из камеры воздуха.

Расчетный объем (м³/ч) удаляемого из камеры воздуха для камер с поперечным отводом воздуха определяется по средним скоростям его движения в рабочем и транспортных проемах способа и состава лакокрасочного материала:

V = 3600*υ*F, (3.82)

где υ – скорость воздуха в проемах, м/с;

F – площадь сечения проемов.

Принимаем скорость воздуха в открытых проемах υ = 1,3 м/с.

Площадь сечения открытых проемов при перекрытии их изделием на 30 %

F = 0,95*1,75*2*0,7 + 1,42*1,85 = 5 м².

V = 3600*1,3*5 = 23400 м³/ч.

По объему удаляемого воздуха выбираем гидрофильтр

Высота гидрофильтра Н_г = 2,5 м.

Ширина гидрофильтра В_г = 1 м.

Длина гидрофильтра

L_г = V/(3600*υ_пр.к.*0,5*В_г*К), (3.83)

где υ_пр.к. – скорость воздуха в воздухопромывном канале, υ_пр.к. = 5…6,5 м/с; К – коэффициент живого сечения гидрофильтра (принимаем К = 0,9).

L_г = 23400/(3600*0,5*1*6*0,9) = 2,4 м.

в) Гидравлический расчет.

Общий объем воды, рециркулирующий по экрану и полуцилиндрам гидрофильтра, определим по количеству проходящего через него воздуха из расчета 2,5 л воды на 1 м³ удаляемого воздуха

V_в = 0,0025*V; (3.84)

V_в = 0,0025*23400 = 58,5 м³/ч.

Объем воды, рециркулирующей по экрану гидрофильтра

V_э = 3600*υ_в*b*δ, (3.85)

где υ_в – скорость течения воды по экрану (принимаем υ_в = 1 м/с);

b – ширина водяной завесы, b = L_г = 2,4 м;

δ – толщина водяной завесы (принимаем δ = 0,003 м).

V_э = 3600*1*2,4*0,00326 м³/ч.

Объем воды, рециркулирующей по полуцилиндрам

V_пц = V_в – V_э; (3.86)

V_пц = 58,5 – 26 = 32,5 м³/ч.

При расходе воды 58,5 м³/ч диаметр трубы 3́́ ́

По длине водораспределительной трубы с определенным шагом расположены патрубки диаметром 30–40 мм. Число n патрубков, подающих воду на экран

n = V_э/(3600*υ_и*f), (3.87)

где υ_и – скорость истечения (принимаем υ_и = 1 м/с);

f – площадь сечения патрубка, м².

n = 26/(3600*1*0,00113) = 6,4.

Принимаем n = 7. Число патрубков, подающих воду к полуцилиндрам

n = V_пц/(3600* υ_и*f); (3.88)

n = 32,5/(3600*1*0,00113) = 7,99.

Принимаем n = 8.

Выбираем насос ОХ6–54Г со следующей характеристикой [10, с.14]

Q = 60 м³; η = 0,8.

Выбираем электродвигатель АО–102–6м со следующей характеристикой [10, с.14]

N_н = 125 кВт; n = 1500 мин^-1.

г) Выбор вентиляционных устройств.

По объему удаляемого из камеры воздухаподбираем центробежный вентилятор Ц4 – 76 №12,5 со следующей характеристикой [6, с.154]

Q = 25000; Р = 700 Па; η = 0,8; ω = 60 с^-1.

Требуемую мощность электродвигателя рассчитываем по формуле (3.17)

N = 25000*700*1,1/(3600*1000*0,8*0,96*0,95) = 7,3 кВт.

Выбираем электродвигатель АО2–61–8 [6, с.173]

N = 7,5 кВт; n = 750 мин^-1.

д) Выбор краскораспылительной аппаратуры.

По каталогам в соответствии с необходимой производительностью камеры выбираем краскораспылительную аппаратуру:

– Ручные пневматические краскораспылители типа С–765 – 2 шт., [4, с. 4];

– Очиститель воздуха С–418А – 2 шт., [5 с. 316];

– Шланги для подачи сжатого воздуха и лакокрасочного материала – 10 м.