Выделение аэрозольных частиц из растворов

Физическая сущность процессов, в результате которых происходит выделение аэрозольных частиц из растворов, состоит в следующем. Пузырьки водорода, кислорода и других газов, выделяющихся из растворов при электрохимических и химических процессах, всплывают на поверхность, где разрываются. При разрыве пузырьков происходит фонтанирование частиц раствора в воздух над гальванической ванной, откуда они захватываются вытяжным воздухом местных отсосов, а при отсутствии таковых или их неэффективности загрязняют воздушную среду цеха содержащимися в них вредными веществами..

Унос растворов. Масса вредных веществ,выносимых в воздух,г/ч

M= A V_sb c, (1)

Где А- площадь обрабатываемой поверхности деталей (часовая программа),м³/ч; V_s- удельный унос раствора, отнесенный к 1м² площади обрабатываемых поверхностей и к 1 мкм толщины покрытия, л/(м² мкм); b- толщина покрытия, мкм; с- концентрация вещества в растворе,г/л, удельный унос раствора при декоративном и твердом хромировании равен 0,05, при молочном хромировании 0,1; удельный унос цианистых электролитов 0,015.

При хромировании с применением на поверхности электролита защитных средств типа «хромин» или плавающих шариков на норматив расхода хромового ангидрида вводится коэффициент 0,85.

Удельный унос раствора при никелировании, кадмировании,меднении свинцевании, лужении, цинковании в кислых электролитах составляет 0- 0,005(л/м³ мкм),а в щелочных электролитах 0,001-0,02 л/м² (без учета тол- щины покрытия); нижний предел соответствует уносу при отсутствии нагревания или перемешивания..

Эти нормативы приведены для условий работы на подвесках в стацио- нарных ваннах; при обработке на автоматических линиях следует вводить коэффициент С= 0,8; для погружных колоколов и барабанных ванн С=1,5; для колоколов, заполняемых электролитом после каждого цикла,С=1,8.

Задание 2 Определить количество хромового ангидрида m, которое может быть вынесено, если в растворе содержится его C, г/л. На участке хромирования, при работе в стационарных ванных на подвесках, наносят на поверхность деталей слой хрома толщиной , часовая программа А.

Варианты расчета Таблица 2.1.

№ вари- анта	А, м^2/ ч	Vs,л/м^2·мкм	,мкм	С, г/л	m,г/ч
	5,5 4.2 3,8 4.5 4.8 5,5 4,5	0,03 0,05 0,02 0,03 0,85 0,60 0,55 0.052 0,85 0,1 0,05 0,05 0,1 0,85 0.05 0,1 0.05 0,85 0,1			Результаты рас- чета по формуле (1)в соответствии с вариантом задачи

Электролиз При электролизе выделяется водород. Объем водорода при- веденный к нормальным условиям,л/ч

V_n= V_e·E_s·A· ·(1-C_1-- C₂), где (2)

V_e- электрохимический эквивалент водорода, равный 0,418л(Ахч);

E_s- удельный расход электричества, А· ч/(м²·мкм);

- толщина покрытия,мкм;

С₁- коэффициент, учитывающий выход по току основного вещества;

С₂- коэффициент, учитывающий потери на процесс катодно- анодного перехода.

Удельный расход электричества в А ч/м² мкм при 100 % выходе по току равен: при осаждении меди из цианистых электролитов 3,75; меди из кислых электролитов 7,5;никеля 7,95; хрома 21,9; цинка 5,82; кадмия 4,1; свинца 2,92; олова из кислых электролитов 3,3; олова из щелочных электролитов 6,6; серебра 2,61; золота 2,63; железа 7, 58; латуни (70% меди + 30% цинка) 4,93.

Объем водорода в реальных условиях

V=Vn · где Р- давление, МПа

Пользуясь приведенными выше данными, можно определять объем выде- ляющегося водорода при разных процессах, что нужно для выявления взрывоопасности воздуха, отсасываемого от ванн.

Задание 3 Определить объем выделяющегося водорода, если выход по току хрома равен 13%, а С₂= 0,04. В ванне на детали наносят слой хрома толщиной , часовая программа S, электрический эквивалент V_е

Решение

Определить объем V, выделяющегося водорода по формуле.

(2), приведенный к нормальным услови

Таблица 3.1.

Вари ант	А, м^2	С1, %	С2	, мкм	Ve
	:5 4,8 4,5 4,5 4,5		0,4 0,43 0,45 0,5 0,3 0,35 0,35 0,4 0,3 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,45 0,45 0,4 0,6 0,6 0,4		0,418 для всех вариантов

Таблица 1.2

Парообразование. При парообразовании происходит процесс массо –переноса от жидкости к окружающему воздуху. Количество паров испа –ряющегося вещества, в кг/ч, по зависимости, предложенной В.Г. Мацаком, преобразованной применительно к системе единиц СИ

M=(40,35+ 30,75 v) p F 10^-6, где (3)

v- скорость движения воздуха над поверхностью испарения,м/с

р- упугость паров жидкости,Па; М- молярная масса, кг/ к моль; А- площадь поверхности,м².

Задание 4 Сколько испаряется хлористого водорода при травлении деталей в соляной кислоте, содержащей 25% НСl при температуре 25⁰С из ванны размерами 15х3 м², снабженной бортовыми отсосами и откидывающимися козырьками. Расстояние от поверхности жидкости до козырьков 0,4м; от ванны отсасывается 43000 м³/ч воздуха; М _HCl =36,46 PHCl= 25,170 кПа; A- площадь поверхности испарения,м² Таблица 4.1

Исходные данные	Варианты
V Р   MHCl А Q	36,46	1,5 25х 10^3 36,46 43х 10^3	25х 10^3 36,46 43х 10^3	25х 10^3 36,46 43х 10^3	25х 10^3 36,4 43х 10^3	2,3 25х 10^3 36,46 43х 10^3	25х 10^3 36,46 43х 10^3	25х 10^3 36,46 43х 10^3	36,4 43х 10^3	10 ^36,46 43х 10^3

1 Определим коэффициент диффузии при температуре t и давлении р

D=D₀()²

Где D₀-коэффициент диффузии при нормальных условиях, для хлористого водорода равен 0,047 м²/ч,, р_b –барометрическое давление,кПа равно 99,325.

2 Количество паров хлористого водорода m_HCl определим по формуле (3) в кг/ч.

3.Концентрации паров определяют по их парциальным давлениям:

с= _а ,

где М и Ма - молярные массы хлористого водорода кг/моль, р- парциальное

давление паров вещества, к Па; р_b –барометрическое давление, кПа; р_а- плотность воздуха при температуре поверхности испарения,кг/м³

Задание 5 Рассчитать отсос водяных паров от ванны травления размерами 15х3 м²;в ванне содержится водный раствор NaOH, концен -трация которого в молярных долях с=0,0543; температура t =90⁰ C, t₁= 20⁰C; ширина щели укрытия b=0,3 м; заглубление поверхности испарения h,м; барометрическое давление р_b =101,2,кПа; при температуре 90 ⁰С,плотность пара и воздуха р_{v ap 0 =}70,11 кПа, р_{a 2 =} 0,974 кг/м³; р_vap2=0,397 кг/м³, при температуре поверхности раствора, кг/м³; объемная доля водяного пара - r_vap, объемная доля воздуха в смеси r_{a ,} плотность паровоздушной смеси над раствором р₂, кг/м³

1 Определяем парциальное давление водяного пара над раствором по формуле

Р_vap= (1-c)P_vaр0, кПа

2.Объемная доля водяного пара

r_vpa=p_{vap /} p_b

2 Объемная доля воздуха в смеси

r_a =

3 Плотность паровоздушной смеси над раствором

p₂=p_pvap2·r_vap+ p_a2· r_a, кг/м³

3 Скорость всасывания

= (2,86+1,8 b/B) {

где B- ширина ванны.

Приведем значения давлений паров чистой воды при различной температуре Таблица 51

Данные	Давление паров чистой воды при различной температуре
Темпе ратура
Давление Р,,кПа	2,337	4,241	7,375	12,335	19,92	31,16	47,36	70,11	101,

Приведем таблицу вариантов для задания 4 Таблица 5.2

Исход ные данные	Варианты
b h	0,3 0,31	0,4 0,32	0,5 0,33	0,35 0,34	0,45 0,35	0,55 0,36	0,280, 0,37	0,29 0,38	0,32 0,39	0,33 4,0

4.Объем отсасываемого воздуха V₂ определяется по формуле

V₂= 3600· А b , м³ /ч;

5. Удельный унос раствора V_s = , м³/(ч.м²)

Задание 6 Определить объем отсасываемого воздуха от полировочного матерчатого круга d м, при частоте вращения n ч^-1 и открытых проемах в пылеприемнике f, м².(площадь сечения)

Решение.

1 Окружная скорость вращения круга Vc= d n /60

2 Необходимая скорость в открытых проемах пылеприемника

0,4 ·Vc,м/с

3 Объем воздуха V=3600 ·f · , м³/ч; (5.1)

4 Из условия направления пылевого факела вдоль отверстия кожуха

максимальный объем воздуха должен быть

V=6 d (5.2.)

не менее 6 d для станков с матерчатыми кругами (d - диаметр круга в мм)

Из полученных значений объема воздуха по формулам (5.1.5,2,)принимаем максимальный.

Скорость движения воздуха в воздуховодах вытяжной системы должна быть не менее 10 м/с на вертикальных участках и 12 м/с на горизонталь- ных участках.

Пылеприемник полировочного круга Таблица 6.1.

Исход ные данные	Варианты
d.м n,ч^-1 f, м^2	0,3 0,02	0,31 0,021	0,32 0,022	0,33 0,023	0, 2840 0,024	0,28 0,025	0,29 0,026	0,34 0,027	0,35 0,028	0,36 0,029

Дата добавления: 2015-07-16