Определим условие теплового равновесия хромовой ванны и удельного расхода энергоносителя на 1 м(кв.)поверхности.

Составим уравнение теплового баланса за 1 час.

Где

qкомп – теплота, необходимая для компенсации избытка или недостатка тепла, кДж/час;

qгр – теплота, выделенная в ванне в процессе электролиза, кДж/час.;

qnдет qудет – теплотавносимая м выносимая деталями из ванны при рабочей температуре, кДж/час.

qпр – теплота уносимая продуктами реакции, кДж/час.;

qпот – потери теплоты в окружающую среду, кДж/час.

Электрохимические процессы, протекающие в ванне:

1. Вт=13%

2. Вт=77%

3. Вт=10%

Термодинамические данные участников реакции:

Энтальпия реакции:

7.1 ТЕПЛОТА ВЫДЕЛЯЕТСЯ В ВАННЕ ЗА 1 ЧАС

где I – 484А токовая нагрузка на ванну;

Eb - 7,974В – напряжение на ванне;

Ku – коэффициент использования ванны;

ΔHr – энтальпия реакции, кДж.;

n – число электронов;

F – число Фарадея

Для автооператорных автоматов коэффициент использования ванны рассчитывается по формуле:

Где n – Число одноименных ванн (9);

T – Темп выхода 6,76мин.;

τ1 – время хромирования. 51,41мин.

7.2 ТЕПЛОТА РАСХОДУЕМАЯ НА НАГРЕВ ДЕТАЛЕЙ

Где С- теплоемкость стали – 0,46кДж/кг*град

G – масса подвески с деталями – 20кг.

Nзагр – число загрузок в час:

Где n – число ванн – 8;

T – 6,76 темп выхода

7.3. ТЕПЛОТА УНОСИМАЯ ПРОДУКТАМИ

а) Хромом

I=484 (токовая нагрузка на ванне)

Ссr – Удельная теплоемкость хрома

б) Водородом

Определим удельную теплоемкость водорода:

в) кислородом

Определим удельную теплоемкость кислорода:

Теплота, уносимая всеми продуктами (твердыми и газообразными):

7.4. ОПРЕДЕЛИМ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК, УНОСИМЫЙ ПАРАМИ ВОДЫ

Где Спара – удельная теплота парообразования при рабочей температуре электролита tp=50ºC, Спара=2380кДж/кг

СH2O – средняя удельная теплоемкость воды 1,28кДж/кг.к

tp=50 ºC – рабочая температура;

tв – температура окружающей среды(20град.)

qисп – масса испарившейся воды в еденицу времени с поверхности зеркала электролита. Рассчитаем ее по уравнению Дальтона:

Где Св – коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха(0,71)

Sзерк. – площадь зеркала электролита; здесь 1,6м. – длина ванны; 0,8 – ее ширина

Р – 101325Па – армосферное давление;

Р1 – давление насыщенного водяного пара про t-50

Р1=0,1258кгс/см(кв.)*9,81*10^4=12340Па

Р2 – парциальное давление водяного пара при температуре воздуха: Р2=φР’2

где P’2 – давление насыщенного водяного пара при температере воздуха:

P’2=0.0238 кгс/см(кв.)=0,0238*9,81*10^4=2335Па

φ – относительная влажность воздуха (0,8)

Р2=0,8*2335=1868Па

Тогда

Тепловой поток, уносимый парами воды:

7.5 УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЛИТА ЗЕРКАЛОМ ЭЛЕКТРОЛИТА ИЗЛУЧЕНИЕМ И КОНВЕКЦИЕЙ

[2]

7.5. ПОТЕРИ ТЕПЛОТЫ СТЕНКИ ВАННЫ

Потери теплоты стенки ванны путем излучения и конвекции находим, решая систему двух уравнений, приняв температуру внутренней стенки ванны:

[2]

Для определения температуры наружной стенки ст2, решим 2 уравнения: зависимость теплового потока через стенку при tст1=49град от tст2

[2]

Где δст и λст – толщина и удельная теплоемкость стали, соответственно, δфут и λфут – толщина и удельная теплоемкость футеровки,

δокал и λокал – толщина и удельная теплоемкость окалины на поверхности стенки

δст = 0,005м λст = 46,5Вт/м К

δфут = 0,0005м λфут = 1,16Вт/м К

δокал = 0,004м λокал – 0,16Вт/м К

При q1=q2 получим: