Реконструкция участка цинкования кронштейнов

(г/м²)

Тогда расход химикатов при нанесении электрохимических покрытий равен:

(кг)

(кг)

(кг)

(кг)

Для остальных ванн расчет проводится аналогично и представлен в виде ведомости, таблица 3.3

Потери при фильтрации и смене электролита определяются следующим образом. Для таких процессов, когда в электролите накапливается большое количество примесей и электролиты подлежат частой смене (травление, оксидирование, обезжиривание и др.), рассчитывают объём раствора , подлежащий смене за определённый промежуток времени,

, (3.61)

где - объём одной ванны;

- количество ванн;

- количество смен раствора.

(л)

Затем рассчитываем величину потерь по формуле:

, (3.62)

где С_i - концентрация i-го компонента в электролите, г/л;

S - поверхность обрабатываемых деталей, м².

Потери, связанные с расходом материалов на электрохимический процесс нанесения покрытия, можно определить по формуле:

, (3.63)

где - катодная плотность тока, А/дм²;

- продолжительность процесса, ч;

- удельная величина потерь, г/(А·ч), берётся из таблиц или пределяяется практически.

Принимаем , так как не один из химикатов в процессе электролиза не разлагается.

3.8.3 Расход воды

Количество воды для заполнения промывочных ванн определяют по формуле:

, (3.64)

где - масса воды, кг;

- внутренняя ширина ванны, м;

- внутренняя длина ванны, м;

- высота уровня электролита от дна ванны, м;

- плотность воды, кг/м³ .

(кг)

Количество воды для приготовления электролита[9]:

, (3.65)

где - объём электролита в ванне;

и - масса и плотность каждого компонента в электролите.

Для ванны цинкования:

(л)

Для остальных ванн расчет проводится аналогично и представлен в таблице 3.3

Расход реактивов и воды, обусловленный реакциями электроосаждения металла и разложения воды электрическим током, пропорционален силе тока через электролизёр, выходу по току осаждаемого металла и для каждого конкретного случая рассчитывается по закону Фарадея. Расход воды, обусловленный реакцией её разложения, определяется по формуле [9]:

, (3.66)

где - электрохимический эквивалент воды, г/(А·ч);

- выход по току воды;

- сила тока на ванне, А.

Для ванны цинкования:

(кг)

Для ванны электрохимического обезжиривания:

(кг)

Потери воды при нанесении электрохимических покрытий определяют по формуле:

(3.67)

[(12+5+65)·20200285,7]·1+18,9 = 1675307 г. = 1675,3 (кг)

Массу воды, испаряющуюся из ванны, можно рассчитать по формуле:

, (3.68)

где - поверхность зеркала электролита, м²;

- давление насыщенного водяного пара при температуре электролита, Па;

- давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, Па;

- барометрическое давление, Па;

- влажность воздуха, %;

- безразмерный коэффициент, численно равный скорости движения воздуха над поверхностью электролита.

(м²)

(кг)

Для остальных ванн расчет проводится аналогично и представлен в таблице 3.3

В процессе нанесения гальванопокрытий при промывочных операциях затрачивается значительное количество воды.

Величина расхода воды на промывку зависит от метода промывки и количества промывочных ванн после данной операции, необходимого для достижения допускаемой концентрации компонентов в воде после конечной промывки.

Применяют различные способы промывки: погружением, струйный и каскадный.

Схемы при погружном способе могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми (каскадными). Многоступенчатая промывка может осуществляться прямоточным и противоточным способами. При прямоточном - чистая вода подаётся в каждую из ванн, а при противоточном - в ванну конечной промывки, а из неё самотёком - в предыдущие и сбрасывается из последней в сток [8].

При реализации промывки способом погружения при многоступенчатой промывке удельный расход воды определяется по формуле [11]:

, (3.69)

где - удельная норма выноса электролита из основной ванны с деталями, см³/м²;

- число ванн промывки;

- критерий промывки.

Величина критерия промывки равна отношению концентрации компонента в технологической ванне к его предельно допустимой концентрации (ПДК) в промывочных ваннах. Расчёт производят по компоненту электролита, ПДК которого имеет минимальное значение.

, (3.70)

Принимаем г/л [11].

При использовании одной ванны улавливания величина критерия промывки равна:

см³/м² = 0,58 (л/м²)

Расход воды для промывки после ванны электрохимического обезжиривания:

см³/м² = 0,48 (л/м²)

Расход воды для промывки после ванны хроматирования:

см³/м² = 0,44 (л/м²)

Расход воды для промывки после ванны активирования:

, (3.71)

12·1·1500 = 18000 см³/м² = 18 (л/м²)

Годовой расход воды на промывку определяется по формуле:

, (3.72)

где - годовая программа с учетом возможного брака, м³/год.

Для ванны электрохимического обезжиривания:

(кг)

Для ванны активирования:

(кг)

Для ванны хроматирования:

(кг)

Для ванны цинкования:

(кг)

Таблица 3.3 - Ведомость расхода химикатов и воды

Статьи прихода	Масса, кг	Статьи расхода	Масса, кг
Ванна электрохимического обезжиривания
Na3PO4	204,7	Na3PO4 На приготовление На работу	204,7 95,04 109,7
Na2CO3	204,7	Na2CO3 На приготовление На работу	204,7 95,04 109,7
NaOH	204,7	NaOH На приготовление На работу	204,7 95,04 109,7
Вода	28519,2	Вода На приготовление На испарение На разложение током и унос	28519,2 2332,2 16350 9810,9
Ванна цинкования
ZnSO4	119,76	ZnSO4 На приготовление На работу	119,76 71,28 48,48
NH4Cl	598,8	NH4Cl На приготовление На работу	598,8 356,4 242,4
Тиомочевина	23,89	Тиомочевина На приготовление На работу	23,89 14,2 9,69
Клей столярный	0,0098	Клей столярный На приготовление На работу	0,0098 0,0059 0,0039
Вода	15048,2	Вода На приготовление На испарение На разложение На унос	15048,2 2090 1223,3 18,9 11716
Цинковые аноды	1224,22	Цинковые аноды На пуск На работу	1224,22 308,02 916,2
Ванна активирования
HCl	769.4	HCl На приготовление На работу	769.4 356.4 407
Уротропин	204,74	Уротропин На приготовление На работу	204,74 95,04 109,7
Вода	370593	Вода На приготовление На испарение На унос	370593 2170,4 1223,3 367200
Ванна хроматирования
Na2Сr2O7	141,4	Na2Сr2O7 На пуск На работу	141,4 83,6 57,8
Na2SO4	60,34	Na2SO4 На пуск На работу	60,34 35,64 24,7
HNO3	28,1	HNO3 На пуск На работу	28,1 16,6 11,5
Вода	18032,6	Вода На приготовление На испарение На унос	18032,6 2325,3 1223,3 14484
Долив воды	432193	Итого воды:	432193

3.9 Энергетический баланс

3.9.1 Расход количества тепла на разогрев

Количество тепла, необходимое для разогрева электролита и корпуса ванны, рассчитывается по формуле [12]:

, (3.73)

где - объем электролита, м³;

- удельная массовая теплоемкость электролита, Дж/кг·К;

- плотность электролита, кг/м³;

- удельная массовая теплоемкость материала корпуса ванны, Дж/кг·К;

- масса корпуса ванны, кг;

- удельная массовая теплоемкость футеровки ванны, Дж/кг·К;

- масса футеровки, кг;

- разность цеховой и технологической температурой электролита, К.

Масса корпуса и футеровки ванны рассчитываем по формуле:

, (3.74)



где - площадь поверхности корпуса (футеровки) ванны, м²;

- толщина корпуса (футеровки) ванны, м;

- плотность материала корпуса (футеровки) ванны, г/см³,

(кг)

(кг)

Удельную теплоемкость много компонентного электролита рассчитываем согласно правилу аддитивности:

, (3.75)

где - теплоемкость i-го компонента, Дж/кг·К;

- массовая доля i-го компонента в растворе.

Для ванны электрохимического обезжиривания [13]:

(Дж/кг·К)

(кДж)

3.9.2 Расчет тепла, теряемого в окружающую среду

Количества тепла, теряемое в окружающую среду в период разогрева ванны, определяется потерями тепла q₁, передаваемого от нагретой жидкости через стенки ванны, и потерями тепла q₂ на испарение жидкости (воды) с поверхности зеркала электролита ванны:

. (3.76)

Количество тепла, передаваемой нагретым электролитом через стенки ванны, рассчитывают по формуле:

, (3.77)

где - коэффициент теплопередачи, Вт/м²·К;

- площадь поверхности корпуса ванны, м²;

- время разогрева ванны, с.

Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле:

, (3.78)

где - коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке корпуса ванны, Вт/м²·К;

- коэффициент теплоотдачи от стенки ванны и воздуха, Вт/м²·К;

- термическое сопротивление i-го слоя, м²·К/Вт;

- число слоев стенки.

Термическое сопротивление рассчитываем по формуле [9]:

, (3.79)

где - толщина стенки, м;

- коэффициент теплопроводности, Вт/м·К [9].

Для стали Ст-3 Вт/м·К.

При толщине стенки корпуса ванны мм

(м²·К/Вт)

Для поливинилхлорида Вт/м·К.

При толщине футеровки мм

(м²·К/Вт)

Значение коэффициентов теплоотдачи зависит от величины произведения критериев Грасгофа и Прандтля :

, (3.80)

, (3.81)

где - коэффициент объемного расширения жидкости, 1/К;

- высота стенки ванны, м;

- ускорение свободного падения, м/с²;

- кинематическая вязкость жидкости, м²/с;

- коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/м·К;

- удельная массовая теплоемкости электролита, Дж/кг·К;

- температурный напор, К;

- плотность электролита, кг/м³.

Для ванны обезжиривания (температура 60-70 ⁰С):

Находим величину произведения критериев:



так как величина произведения критериев и больше 0,7·10¹², то расчет коэффициента теплоотдачи от жидкости и стенке ванны производим по формуле:

, (3.82)

(Вт/м²·К)

Коэффициент теплоотдачи от стенки корпуса ванны к воздуху с достаточной точностью можно рассчитать по формуле:

, (3.83)

где - температура наружной поверхности стенки, К,

(Вт/м²·К)

Рассчитываем коэффициент теплопередачи .

(Вт/м²·К)

Рассчитываем количество теплоты, передаваемой нагретым электролитом через стенки ванны

(кДж/ч)

Расход тепла на испарение воды рассчитываем по формуле:

, (3.84)

где - масса испарившейся воды, кг/ч,

- удельная теплоемкость воды, кДж/кг·К;

- температура электролита, К;

- удельная теплота парообразования воды, кДж/кг [9],

(кДж/ч)

Тогда

(кДж/ч)

Величина часового расхода тепла на поддержание рабочей температуры электролита состоит:

, (3.85)

где - потери тепла на нагрев загружаемых в ванну деталей, кДж/ч,

, (3.86)

здесь и - конечная и начальная температуры деталей, К;

- теплоемкость материала деталей, Дж/кг·К [11];

- масса загружаемых деталей, кг.



(кДж/ч)

Тогда часовой расход тепла составляет:

(кДж/ч)

Аналогично проводим расчеты для всех остальных ванн (ванн теплой промывки, ванны травления, ванн горячей промывки и ванны наполнения). Результат представлен в таблице 3.4

Таблица 3.4 - Тепловой баланс ванн

Расход тепла	кДж/ч	Приход тепла	кДж/ч
Ванна электрохимического обезжиривания
На пуск ванны Нагрев электролита и ванны Потери тепла через стенки Потери на испарение электролита	387342 9986,4 3920,5	С греющим паром в период разогрева	401248,9
Итого:	401248,9		401248,9
Рабочий период Потери на нагрев деталей и подвесок Потери тепла в окружающую среду	108,4 13906,9	Джоулево тепло Тепло с греющим паром	2905,7 11109,6
Итого:	14015,3		14015,3
Ванна теплой промывки
На пуск ванны Нагрев электролита и ванны Потери тепла через стенки Потери на испарение электролита	290988 4158,2 1058,3	С греющим паром в период разогрева	296204,5
Итого:	296204,5		296204,5
Рабочий период Потери на нагрев деталей и подвесок Потери тепла в окружающую среду	65,3 5216,5	Тепло с греющим паром	5281,8
Итого:	5281,8		5281,8
Ванна горячей промывки
На пуск ванны Нагрев электролита и ванны Потери тепла через стенки Потери на испарение электролита	696316 10283,8 4120	С греющим паром в период разогрева	710699,8
Итого:	710699,8		710699,8
Рабочий период Потери на нагрев деталей и подвесок Потери тепла в окружающую среду	102,5 14383,8	Тепло с греющим паром	14486,3
Итого:	14486,3		14486,3

Так как через ванну анодирования проходит электрический ток, то проведем расчет количества тепла, выделяющегося при его прохождении.

Количество тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через электролит, рассчитываем по закону Джоуля - Ленца:

, (3.87)

где - сила тока, проходящего через ванну анодирования, Ф;

- сопротивление электролита между катодом и анодом, Ом,

(кДж/ч)

3.9.3 Расчет расхода греющего пара

Расход греющего пара состоит из определения количества пара, необходимого для разогрева ванны до рабочей температуры, и количества пара, необходимого для поддержания рабочей температуры.

Суточный расход пара на разогрев ванны электрохимического обезжиривания (пусковой период) определяем по формуле [9]:

, (3.88)

где - норма расхода пара на разогрев 100 л электролита до необходимой температуры в течение 1ч;

- время разогрева электролита, которое принимается от 0,5 до 2 ч в зависимости от объема электролита и давления пара, ч;

- количество ванн;

- объем ванны, л,

(кг/сут)

Суточный расход пара на поддержание рабочей температуры (рабочий период) определяется по формуле [9]:

, (3.89)

где - норма расхода пара на поддержание рабочей температуры 100 л электролита в течении 1 ч;

- время работы ванны в течение суток (за исключением времени ее разогрева), ч.

(кг/сут)



Суточный расход пара на ванну электрохимического обезжиривания:

, (3.90)

(кг)

Годовой расход пара рассчитываем по формуле:

, (3.91)

где - число рабочих дней в году,

кг = 174,4 (т)

Расчет расхода пара для ванн теплой промывки:

(кг/сут)

(кг/сут)

(кг)

кг = 131,1 (т)

Расчет расхода пара для ванн горячей промывки:

(кг/сут)

(кг/сут)

(кг)

кг = 221,7 (т)

Результаты расчета сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Расход пара

Ванна	Количество ванн	Объем ванны, л	Количество пара на разогрев, кг	Количество пара на поддержание температуры, кг	Число часов работы, ч	Расход пара, т
						Суточный	Годовой
1	2	3	4	5	6	7	8
Электро-химического обезжиривания	1	2376	416,9	273,8	6,7	0,69	174,4
Теплой промывки	1	2376	330,5	187,8	6,7	0,51	131,1
Горячей промывки	1	2376	488	388,4	6,7	0,87	221,7
Итого:						2,07	527,2



4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАБОТЫ

Химическое производство относится к отраслям промышленности, которые представляют собой потенциальную опасность профессиональных заболеваний и отравлений работающих.

Это происходит из-за того, что в процессе труда многие из них соприкасаются с химическими веществами, имеющими те или иные токсичные вещества.

4.1 Безопасность жизнедеятельности на производстве

4.1.1 Классификация производственной среды

Завод «Горизонт», согласно СаНПиН 2.2.1/2.1.1.1200, относится к 3 категории предприятий, с учетом мероприятий по очистке вредных выбросов и условий технологического процесса.

Основным источником выделений загрязняющих веществ является гальванический участок.

Согласно СНиП 21-01-97, по степени огнестойкости участок соответствует второму классу, так как здание и строительные материалы относятся к группе несгораемых.

В соответствии с ПЭУ, по степени поражения электрическим током, участок относится к особо опасным помещениям, что вызвано повышенной влажностью и наличием агрессивных веществ, способствующих разрушению изоляции токоведущих соединений.

4.1.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Опасность - центральное понятие безопасности жизнедеятельности, под которым понимаются явления, процессы, объекты, способные в определенных условиях наносить ущерб здоровью человека непосредственно или косвенно, т.е. вызывать нежелательные последствия.

Явления или воздействия характеризуют как опасные следующие признаки: вероятность нанесения непосредственного ущерба здоровью человека (травмы различной тяжести вплоть до смертельной);

вероятность заболевания; затруднение нормального функционирования органов человека; изменение окружающей среды. Количество признаков, характеризующих опасность, может быть увеличено или уменьшено в зависимости от целей анализа.

Стандарты определяют опасности как опасные и вредные производственные факторы. Согласно ГОСТ 12.0.002-80 опасный производственный фактор - такой фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит в травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Вредный производственный фактор - это такой фактор, неоднократное воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности [16].

Получение цинковых покрытий представляет собой сложный комплекс процессов с использованием разнообразного оборудования и вредных для здоровья человека веществ. Все многообразие воздействующих на человека производственных факторов для данного конкретного производства можно обобщить в три основные группы:

1. Химические производственные факторы - воздействие токсичных веществ. Опасность отравления и химических ожогов от воздействия химически активных веществ (кислоты, щелочи и т. д.).

Химические ожоги возникают при местном воздействии химически активных веществ (твердых, жидких и газообразных) на кожу, дыхательные пути и глаза. Степень ожога зависит от химической активности и токсичности вещества, его концентрации, температуры, продолжительности действия, а также чувствительности кожи пострадавшего.

2. Физические производственные факторы - к ним относятся повреждения кожных покровов, мышц, костей, сухожилий, позвоночника, глаз, головы и других частей тела. Причиной такого рода травм являются прежде всего шероховатости, острые кромки и грани инструмента и оборудования, движущиеся механизмы и машины, незащищенные элементы производственного оборудования, передвигающиеся изделия, материалы, заготовки, разрушающиеся конструкции. Механические травмы могут быть следствием падения с высоты. Возможны травмы глаз твердыми частицами, образующимися при обработке материалов.

3. Психофизиологические производственные факторы - это нервно-психические нагрузки и ритм труда.

4.1.3 Технические мероприятия по снижению шума и вибрации

Нормирование шума и вибрации осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.003-83 и ГОСТ 12.1.0121-90.

Для снижения шума в производственных предприятиях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглощение и звукоизоляция; установка глушителей шума; рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.

Наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний как всего механизма, так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума - механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического и электрического происхождения. Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять балансировку вращающихся частей.

Снижение аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей.

Электромагнитные шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.

Широкое применение получили методы снижения шума на пути звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др.

Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы прижатия, правильности ношения.

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты рабочих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением.

Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резина, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятки и т. п. широко применяют методы виброизоляции. Для этого на пути распространения вибрации вводят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин. В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодепфирующих материалов.

Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно-профилактические мероприятия, такие как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног), массаж рук и ног, витаминизация и другие [17].

4.2 Освещение

Правильно выполненная система освещения играет существенную роль в снижении производственного травматизма, уменьшая потенциальную опасность многих производственных факторов, создает нормальные условия работы и повышает общую работоспособность организма.

Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями. Количественными показателями являются световой поток, сила света, освещенность, яркость и светимость. Качественными -показателями, определяющими условия зрительной работы, являются фон, контраст объекта с фоном, видимость, цилиндрическая освещенность, показатель ослепленности, показатель дискомфорта и коэффициент пульсации освещенности.

4.2.1 Естественное освещение

Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее благоприятным. По конструктивным особенностям естественное освещение подразделяется на[18]:

- боковое, осуществляемое через световые проёмы в наружных стенах (окна);

- верхнее, осуществляемое через световые проемы в покрытии и фонари, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных зданий;

- комбинированное.

В дневное время цех освещается естественным (боковым) светом.

4.2.2 Искусственное освещение

Искусственное освещение может быть двух систем: общее и комбинированное. При комбинированном освещении к общему добавляется местное освещение, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Рациональное искусственное освещения имеет важное значение как фактор улучшения общего санитарно-гигиенического состояния рабочих помещений, снижение утомления зрения и уменьшения производственного травматизма, а также существенно влияет на повышение производительности труда и улучшение качества выпускаемой продукции.

4.3 Электробезопасность

Электронасыщенность современного производства формирует электрическую опасность, источником которой могут быть электрические сети, электрифицированное оборудование и инструмент, вычислительная и организационная техника, работающая на электричестве.

Электротравмотизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым, и особенно летальным исходом, занимает одно из первых мест.

Электрическая трехфазная сеть, питающая цех, имеет напряжение 220/380 В, частотой 50 Гц и мощностью 400 кВт с заземленной нейтралью.

К защитным мерам от опасности прикосновения к токоведущим частям электроустановок относятся: изоляция, ограждение, блокирование, пониженные напряжения, электрозащитные средства, сигнализация и плакаты. Надежная изоляция проводов от земли и корпусов электроустановок создает безопасные условия для обслуживающего персонала.

При обслуживании и ремонте электроустановок и электросетей обязательно использование электрозащитных средств, к которым относят: изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, диэлектрические перчатки, диэлектрические боты, калоши, коврики, указатели напряжения.

Для предупреждения персонала о наличии напряжения или его отсутствии в электроустановках применяется звуковая или световая сигнализация.

Расчет защитно-заземляющего устройства.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и к другим нетоковедущим частям электроустановок, оказывающихся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. При этом все металлические нетоковедущие части электроустановок соединяются с землей с помощью заземляющих проводников и заземлителя.

С помощью защитного заземления уменьшается напряжение на корпусе относительно земли до безопасного значения, следовательно, уменьшается и сила тока, протекающего через тело человека.

Защитное действие заземлительного устройства определяется тем, что его сопротивление значительно ниже сопротивления тела человека.

Это позволяет в случаи появления напряжения на корпусе электроустановки и прикосновения к ней человека снизить силу тока, проходящего через него, до безопасных величин, ГОСТ 12.1.038-82.

4.3.1 Расчёт системы зануления[18]

Задача 3. Расчёт системы

Коэффициент надежности k=3; мощность электродвигателя P_э=3510³ Вт; длина провода в пределах участка l= 62 м; фазное напряжение U_ф=220 В; диаметр провода в подводящем кабеле D= 6_*10^-3м; удельное сопротивление алюминиевого проводника _пров= 2,53_*10^-8Омм; удельное сопротивление стали с_ст=1_*10^-7Омм; мощность трансформатора -- 100кВА, нулевой проводник -- полоса.

1. Определить номинальный и пусковой ток электродвигателя, и ток короткого замыкания:

I_н= , (4.1)

53,03 (А)

I_пуск.=3I_н , (4.2)

(А)

I_к.з.=1,5I_пуск , (4.3)

(А)

2. Рассчитаем активное сопротивление фазного алюминиевого провода:

(4.4)

(4.5)

(м²)

3. Расчитываем площадь поперечного сечения полосы :



(4.6)

4. Вычисляем активное сопротивление нулевого проводника:

, (4.7)

(Ом)

5. Определяем сопротивление взаимоиндукции между проводами:

(4.8)

где щ - циклическая частота, рад/с;

м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, Гн/м;

д - расстояние между проводами (5 мм), м;

(Гн/м)

(рад/с)

6. Вычисляем полное сопротивление петли «фаза-нуль»:



, (4.9)

7. Определяем ток короткого замыкания:

(4.10)

(А)

8. Определяем соответствие условию I_к.з. kI_н; 388,7 А 353,03

Принимаемая система зануления удовлетворяет условию: 388,7 353,03А. (2,2 159,09)

4.4 Экологичность

4.4.1 Характеристика сточных вод

По составу загрязнений сточные воды делятся на две группы: кислотно-щелочные, циансодержащие, хромсодержащие, содержащие соли тяжелых металлов[19].

Все стоки по отдельным коммуникациям поступают на станцию нейтрализации сточных вод, расположенную на территории завода. Обезвреживания сточных вод производится отдельно.

4.4.2 Рассчет ПДС

Задача 4. Определение ПДС загрязняющих веществ в водоеме, которым пользуютсядля хозяйственно-питьевого водоснабжения

Определите ПДС загрязняющих веществ в водоем, который используется для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Дано:Объем сточных вод q = 950 м³/ч; показатели состава сточных вод: содержание взвешенных веществ - 70 мг/л (в водоеме содержание взвешенных веществ С_в = 49 мг/л); биохимическое потребление кислорода (БПК_п) - 54 мг/л; содержание цинка - 9,1 мг/л; содержание хрома - 4,1 мг/л; содержание ионов железа - 3,5 мг/л, ПДК_БПК = 3 мг/л, ПДК_Zn = 1 мг/л, ПДК_Сг = 0,1мг/л, ПДК_Fe = 0,5 мг/л.

Общие требования к составу сточной воды должны удовлетворяться по первым двум показателям, а по ПДК - по остальным трем.

Решение

1.Определим ПДС для взвешенных веществ.

В соответствии с санитарными нормами в сточной воде концентрация взвешенных веществ не должна превышать

(4.11)

(мг/л)

Сравнение полученной концентрации взвешенных веществ (49,25 мг/л) с концентрацией в сточных водах предприятия (42,25 мг/л) свидетельствует о необходимости улучшения очистки. Поэтому ПДС для взвешенных веществ

, (4.12)

(г/ч)

2. Определим предельно допустимый сброс сточных вод по показателю БПК_п. Учитывая категорию водопользования, биохимическое потребление кислорода в сточной воде не должно превышать 3 мг/л, что указывает на необходимость улучшения очистки сточных вод, поскольку в сточной воде предприятия БПК_п равно 54 мг/л. Для этого показателя



(г/ч)

3. Определим ПДС для цинка, хрома и ионов железа. Для соблюдения ПДК, учитывая, что цинк, хром и железо нормируются по санитарно-токсикологическому показателю вредности, определим сумму

(4.13)

которая должна быть не менее 1, но фактически превышает ее в 54,3 раза. Поэтому установим дополнительную очистку для каждого вещества и найдем предельное значение в сточной воде концентрации цинка С_Zn = 0,3 мг/л, хрома С_Cr =0,02 мг/л и ионов железа С_Fe = 0,25 мг/л.

Проверим сумму отношений концентраций загрязоняющих веществ:

т. е. предельные значения концентраций цинка, хрома и ионов железа найдены правильно.

4. На основании установленных расчетом значений предельно допустимых концентраций цинка, хрома и ионов железа определим ПДС для каждого загрязняющего вещества:

для цинка: ПДС = 950·0,3 = 285 г/ч;

для хрома: ПДС = 950·0,02 = 19 г/ч;

для ионов железа: ПДС = 950·0,25 = 237,5 г/ч

Вывод:ПДС для взвешенных веществ равен 46787,5 г/ч; по показателю БПК_п ПДС = 2850 г/ч; для цинка - 285 г/ч; для хрома - 19 г/ч и для ионов железа - 237,5 г/ч.

4.5 Безопасность в ЧС

4.5.1 Чрезвычайные ситуации техногенного характера

Потенциально возможны аварии в гальваническом цехе:

- взрыв «гремучего газа» при неработающей вентиляции;

- розлив раствора азотной кислоты (температура раствора 20 ⁰С, площадь розлива - весь цех);

- розлив серной кислоты (95 %-ный раствор).

Для предотвращения взрыва газа используется местная вентиляция. Чтобы предотвратить взрыв при неработающей вентиляции, необходимо заблокировать пускатели выпрямительных агрегатов, работающих на ваннах с высоким выходом водорода через пускатель вытяжного вентилятора.

Хранение токсичных веществ в твердом виде осуществляется на складе цеха. Даже при попадании на них воды не произойдет реакции, которые могут привести к аварии, так как они упакованы в барабаны и полиэтиленовые мешки.

На участке цинкования причиной пожаров могут стать неисправности электрической сети, оборудования, предохранителей. Для предотвращения аварий, вызванных токами порожного замыкания, на распределительных щитов устанавливаются автоматы, которые мгновенно отключают участки сети, на которых произошло короткое замыкание

4.5.2 Чрезвычайные ситуации природного характера

По наблюдению управления по метрологии, расположенного на территории г. Ростова - на - Дону, возможны чрезвычайные ситуации, вызванные стихийными бедствиями:

- сильный дождь (более 120 мм осадков за 12 часов);

- крупный град (диаметр града (15-20 мм);

- сильный снегопад (более 25 см осадков за 12 часов);

- пыльная буря (скорость ветра более 15 м/с);

- сильный ветер (максимальная скорость ветра 25 м/с);

- гололед.

Наибольшую опасность представляют ураган, наводнение и снежные заносы.

Чрезвычайные ситуации, вызванные стихийными бедствиями природного характера, угрожают опасностью нарушения рабочего ритма предприятия в целом, из-за нарушения поставок материалов, электро- и тепло-энергии, возможностью разрушения производственных помещений, причинения вреда оборудованию, каммуникационным сооружениям, вплоть до остановки предприятия и нанесения вреда здоровью персонала, находящегося на территории завода.

Задача 5. Оценка зон теплового воздействия при горении зданий и др. промышленных объектов

Исходные данные для расчета: длина горящего деревянного здания l = 100 м; высота h = 15 м; диаметр резервуара с нефтепродуктами D_рез = 15 м; вещество - бензол; возгорание ЛВЖ через 3 минуты.

Решение:

Расчет протяженности зон теплового воздействия R, м, при горении зданий и промышленных объектов производится по формуле:

(4.14)

где q^соб -- плотность потока собственного излучения пламени пожара, кВт/м² ; q_кр -- критическая плотность потока излучения пламени пожара, падающего на облучаемую поверхность и приводящую к тем или иным последствиям, кВт/м² (табл. 1.3); R -- приведенный размер очага горения, м, равный: -- для горящих зданий; 0,8D_рез -- для горения нефтепродуктов в резервуаре; l, h -- длина и высота объекта горения, м; D_рез -- диаметр резервуара, м.

Таблица 4.2 - Теплотехнические характеристики материалов и веществ

Плотность потока пламени пожара, qсоб, кВт/м2
Ацетон	Бензол	Бензин	Керосин	Мазут	Нефть	Древесина
1200	2500	1780-1220	1520	1300	874	260

Таблица 4.3 - Критические значения плотностей потока, падающего излучения

Критические значения плотностей потока, qкр, кВт/м2
Безопасное нахождение человека	возгорание древесины через 10 минут	возгорание древесины через 5 минут	возгорание ЛВЖ через 3 минуты	возгорание ГЖ через 3 минуты
1,5	14,0	17,5	35,0	41,0

Рассчитаем протяженность зоны теплового воздействия R, м безопасного нахождения людей при горении деревянного здания и резервуара с бензином:

При горении деревянного здания:

(м)

При горении резервуара с бензолом:

(м)



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе обоснован выбор технологического процесса нанесения цинкового покрытия в гальваническом цехе ОАО Горизонт. Произведена замена используемого в производстве электролита цинкования на более дешевый низкоконцентрированный и высокопроизводительный аммиакатный электролит с блескообразующими добавками.

Произведен расчет оборудования для гальванического нанесения цинкового покрытия. Рассчитаны габаритные размеры ванн для нанесения покрытия и гальванической линии в целом.

Произведен расчет материального баланса и предложены мероприятия по уменьшению расхода воды.

Для эффективной реализации технологического процесса выбраны объекты для автоматического контроля и регулирования основных параметров процесса цинкования.

Разработаны мероприятия по безопасности и экологичности. Произведен выбор методов и средств обеспечения безопасного выполнения технологического процесса, а также анализ опасных и вредных веществ по токсичности, оценка качества воздушной среды в рабочей зоне, приведены расчеты искусственного освещения, ПДС загрязняющих веществ.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ямпольский, А.М., Краткий справочник гальванотехника / А.М. Ямпольский, В.А. Ильин. - Л. : Машиностроение, 1981. - 296 с.

2. Шлугер, М. А. Гальванические покрытия в машиностроении / М.А. Шлугер. - М. : Машиностроение, 1985. - Т. 1. 1985. - 240 с.

3. Грилихис, С. Я. Электролитические и химические покрытия. Теория и практика / С. Я. Грилихис, К. И. Тихонов. - Л. : Химия, 1990. - 228 с.

4. Томилов, А. П. Прикладная электрохимия. Изд. 3-е, перераб. и доп. / А. П. Томилов. - Л. : Машиностроение, 1971. - 520 с.

5. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. В 2-х томах / под ред. М. А. Шлугера, Л. Д. Тока. - М. : Машиностроение, 1985. - Т.1. - 240 с.

6. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. В 2-х томах / под ред. М. А. Шлугера, Л. Д. Тока. - М. : Машиностроение, 1985. - Т.2. - 248 с.

7. 1420076 СССР, МКИ С25ДЗ122. Электролит цинкования / Ф. И. Кукоз, И. Г. Бобрикова , В. Н. Селиванов и др. - Заявл.23.12.86, опубл. 30.08.88. Бюл. № 32.

8. Селиванов, В.Н. Особенности, закономерности электоосождения металлов из электролитов-коллоидов и технологические решения: Дис. д-ра. Техн. наук. - Новочеркасск, 2002. - 302 с.

9. Гальванотехника : справочное издание / Ф. Ф. Ажогин [и др.] - М. : Металлургия, 1987. - 736 с.

10. ГОСТ 9.305-84 ЕСЭКС. Покрытие металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. - М. : Изд-во стандартов, 1990. - 468 с.

11. Жукова, И. Ю., Кучеренко С. В., Мишуров В. И. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Оборудование и основы проектирования» и к ВКР для студентов направления 240100 Химическая технология - Ростов н/Д : Издательский центр ДГТУ, 2014. - 34 с.

12. Антропов, Л. И. Теоретическая электрохимия : учеб. для хим. - технолог. специальностей вузов / Л. И. Антропов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 1984. - 519 с.

13. Комплект документов на типовой технологический процесс цинкования деталей на подвесках на автоматизированной линии : АЛГ-128 ТН 012710039, ОАО «НЭВЗ», 2005.

14. Виноградов, С.С. Организация гальванического производства. Оборудование, расчет производства, нормирование / под ред. проф. В. Н. Кудрявцева. - М. : Глобус, 2002. - 208 с.

15. Справочник по электрохимии / под ред. А. М. Сухонина. - Л. : Химия, 1981. - 488 с.

16. Агрегат Выпрямительный ТЕ, ТВ, ТЭР, ТВР, ТВИ мощностью до 100 кВт / техническое описание ИЖРФ 435211.026ТО 1986. - 35 с.

17. Охрана труда : химическая промышленность / под ред. Макарова. Г. В. - М. : Химия, 1989. - 496 с.

18. Безопасность проекта : Метод. указания к разделу дипломного проекта / Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2014. - 26 с.

19. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и в воде: справочное пособие. - М. :Химия, 1975. - 456 с.

Размещено на Allbest.ru

...