Курсовая работа: Гальваническое покрытие хромом

Активность воды определим по закону Рауля:

Запишем вырожение для :

Разность потенциалов:

6.2 РАСЧЁТ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ БАЛАНСА НАПРЯЖЕНИЯ

Расчёт катодной поляризации:

Расчёт поляризаций произведём согласно уравнению Тафеля:

Для щелочного электролита обезжиривания при t=20ºC константы соответственно ровны:

;

Если температура процесса отличается от 298К, то вводят температурную поправку.

где А~8.104 Дж/моль - энергия активации[12];

α – коэффициент переноса электрона, примем равным 0,5.

Пересчёт этих величин на температуру процесса Т=308ºК:

На катоде:

Тогда

Аналогично рассчитываем перенапряжение переноса выделения кислорода на аноде:

;

Тогда

6.3 РАСЧЁТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ

Расчёт падения напряжения в электролите производится по формуле:

где I – ток ванны, А;

ρ и æ – удельное сопротивление и удельная электропроводность,

Ом-1 · см-1 и Ом · см, соответственно;

l – расстояние между электродами, см;

S – среднее сечение электролита, см² ;

iср средняя плотность тока в электролите, А/см²,

æ (NaOH)=0.211 1/Ом*См|

За минимальное расстояние принимаем среднее между минимальным и максимальеным расстоянием от анода до детали, т. е.

Так как для электрохимического обезжиривания іа =ік =5,3 А/дм(кВ.), то і(ср.)=5,3А/дм(кВ.)

6.4 РАСЧЕТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОДАХ

Падение напряжения в анодах складывается из падения напряжения в непогруженой в электролит части и погруженной части:

 

I ток ванны, А

ρ – удельное сопротивление материала анода при t=35 ºC Ом*м;

ln длина погруженной части анода, (750мм.)

lнп длина непогруженной части анода, (50мм.)

Sa поперечное сечение всех анодов, м.

Удельное сопротивление анода:

Сечение анодов:

где δа – толщина анода, паринята по ГОСТ 1180-70, (0,01м.)

bа ширина анода (0,25м.);

na кол-во анодов в ванне (8шт.)

Тогда

6.5 РАСЧЕТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА КАТОДНЫХ ШТАНГАХ

где ρ – удельное сопротивление металла штанги,

lшт – длина штанги – 1700мм. Кол-во штанг 2шт.

Sшт поперечное сечение штанги

Материал штанги – медь

Падение напряжения в анодной штанге составит:

Падение напряжения в катодной штанге составит:

Оющее падение напряжения составит:

6.6 РАСЧЕТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОДВЕСКЕ

Так как большая часть подвески заизолирована, то падение напряжения будет величиной незначительной, ее можно принять Е=0,001В.

6.7 РАСЧЕТ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОНТАКТАХ

Определяют как сумму падений напряжения во все последовательно расположенных контактах на пути прохождения тока ванны от одной клеммы источника к другой. суммарное Еконт.=0,2В.

Общее напряжение на ванне химического обезжиривания составляет:

Баланс напряжения ванны электрохимического обезжиривания:

№	Составные баланса	Величина составляющей, В	Величина составляющей, %
	Разница равновесных потенциалов, Ер	0,843	10,57
	Поляризация анода,	0,96	12,04
	Поляризация катода,	0,644	8,076
	Падение напряжения в Эл-те,	5,3	66,46
	Падение напряжения в штангах,	0,001	0,012
	Падение напряжения в Эл-дах,	0,025	0,313
	Падение напряжения в подвеске,	0,001	0,012
	Падение напряжения в контактах,	0,2	2,5
	Напряжение	7,974	100

7. Тепловой расчет ванн хромирования

Техническая характеристика ванны.

№	Наименование характеристики	Еденица измерения.	Величина
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	Токовая нагрузка Напряжение Время выдержки Темп выхода подвесок Состав электролита: CrO3 H2SO4 Рабочая температура Рабочий объем Размер ванны: длина ширина высота Толщина стальной стенки Масса подвески с деталями Поверхность покрытия Количество одноименных ванн	А В мин. мин. г/л г/л ºС л мм. мм. мм. мм. кг. м(кв.)	484 7,974 51,41 6,76 150-200 2,25-2,5 50 1400 1600 800 1250 5 20 0,746 8

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:

	кДж/моль	кДж/моль	,кДж/моль
ΔНр298	-1491,9	-286,02	-236,1

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:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5