喷淋悬挂式前处理设备的设计计算

液不相互窜液混合 。 l2 = 0.8 H +0 .5 V + l’2 [1]
H 为工件高度 ,m; 当工件的长度大于高度时 ,要 用长度代替高度的数值 。V 为工件运行的速度 ,mΠ min; l’2 为淌水板第二段水平投影长度 ,m, 可取 0.8 ～ 1m。一般来说 ,第二段淌水板比第一段要短些 。但对 较长工件而言 ,情况可能相反 。总之要遵守不窜液或 少窜液的原则 。 ②方法二
表 4 加热介质为热水的平均表 △tΠ℃
室温 t1′Π℃
工作温度 t2″Π℃
热水温度 t1′Π℃ 80 85 90 95 100
55
36.1 41.2 46.4 51.5 56.6
20
70
24.8 30.8 36.4 41.8 47.2
80
20.8 27.9 34.1 39.9
表 5 加热介质为蒸汽的平均温度表 △tΠ℃
(1) 排间距 a 排间距可按 12s 工件运行的距离 来初步确定喷淋管之间的排距 ,然后再按实际和圆整 来最后确定 。这样以链速来决定排距比较合理 。但在 4mΠmin 以上的链速情况下 ,排距按 0.4m 确定较妥 。 (2) 排数 n2 [4] n2 = Vt Π a + 1 (圆整)
换热面积的计算公式为 : F = Q Π (μ·k ·△t )
μ为结垢系数 ,取 0.67 ～0.70, 磷化取 0.50; k 为 传热系数〔×4.1868kJ Π (m2 .h. ℃) 〕; △ t 为换热器的 平均温度 ( ℃) ,按下式计算 :
△t = 〔( t1′- t2″) + ( t1″- t2′) 〕Π ln〔( t1′- t2″) Π( t1″- t2′) 〕
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 120 133 143 151 158
表压力ΠMPa 饱和温度Π℃
72 78.9 83.9 87.8 91.1
63.6 71.1 76.4 80.5 83.9
57.4 65.5 71.1 75.5 79
注 :本表是在冷热两流体作逆流状态下 ,用对数平均值计 算式计算所得的 。假设介质为热水时 :
前处理设备总体分棚体和槽体两大部分
1 设备尺寸
(1) 棚体宽度 W1 W1 = W + 0.9 得数要四舍 五入圆整到以 0.1 m 为进率 。W 为工件宽度 。
(2) 棚体高度 H1 H1 = H + 1.18 得数要四舍 五入圆整到以 0.1m 为进率 。H 为工件高度 。
(3) 槽体宽度 W2 W2 = W1 + 0.8 ～0.9 槽体一 端与棚体对齐 ,另一端伸出棚体 。
或 △ t = 0.5〔( t1′- t2″) + ( t1″- t2′) 〕
t1′为 加热介质的初始温度 , ℃; t1″为 加热介质 的终止温度 , ℃; t2′为 槽液的初始温度 , ℃; t2″为 槽 液的工作温度 。℃。
平均温度 △t 除了计算外 ,也可查表 4 和表 5 求 得。
(3) 各排喷嘴数 n1 a. 若工件只有外侧两个面需要处理 ,可参考下式 选取 n1 = 2 ( HΠ0.3+1 ) (面对面两列总数) 或按表 1 选取 。 b. 若上 、下面或内侧也需处理 ,
n1 ’= n1 + 2
表1
H 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2
L 确定后 ,除去各喷淋段长度 ,凭经验把它平分到 各间隔段中 ,进出口段可参考方法一中的 l3 ,相同的工 艺段之间可小些 ,调整各间隔段的长度后 ,各段长度即 确定下来 。
2 泵的选择
不论是选择液下泵 ,还是管道离心泵 ,都需要知道 泵的流量和扬程 。流量由工位喷淋量决定 ,扬程由设 备的高度和该段管阻及喷嘴出口压力决定 。 2.1 工位喷淋量 Q
(4) 槽体高度 根据人体的平均高度及方便人员的操作 ,把槽体 高一般定为 1m。吊挂具高度 (工件顶面到轨顶的距 离) ,一般可视作 0.7m 。 上述中的 0.9 、1.18 、0.8 、1 、0.7 等常数 ,为本公司 设备结构特点而约定的设计参数 。通过以上的计算 , 设备的截面积尺寸就此确定下来 ,见图 1 。 (4) 设备的总长度 因为这一部分的计算不光要考虑处理工艺 ,还要 顾及成本造价 、工件的尺寸 、厂房的平面积等等 ,所以 计算没有定势 。现介绍几种方法 。
t1″= t1′- 10 ℃假设介质为蒸汽时 : t1″= 100 ℃ 平均温度为
△t = [ ( t1′- t2″) - ( t1″- t2′) ]Πln [ ( t1′t2″) Π( t1″- t2′)
当 ( t1′- t2″) 和 ( t1″- t2′) 相差不到一倍时 ,可用 下式代替 。其误差不到 4 % :
Q = q. n 2.2 泵的流量 Q 和扬程 H
选择水泵的参数值应按工况要求的最大流量和最
大扬程再乘以附加安全系数的数值为依据 。附加系数
可取 10%, 即 :
流量
Q =1.1
Q [2] max
2002 年 10 月 表 面 技 术 第 31 卷 第 5 期 36
表 3 扇形喷雾喷头
喷头型号
流量 (m3Πh)
喷射角度 (0.3MPa)
在 ××MPa 压力下
65°
80°
0.1 0.15 0.2 0.3
CT65402PP
CT80402PP 0.55 0.67 0.77 0.95
CT65502PP
CT80502PP 0.68 0.84 0.97 1.18
从表 2 和表 3 中可直接查到或用插入法计算 出所需喷淋压力下的单只喷嘴流量 q ,那么每段工位 喷淋量计算公式为 :
扬程 H =1.1 Hmax Hmax为管道总的阻力损失 △H (mH2O) ,一般情况 下 ,从水泵到喷嘴的阻力不大于 5m 水柱 ;喷嘴出口压 力 △Hs (mH2O) ,一般取 12～15m 水柱 ,磷化工艺取 6～ 8m 水柱 ;和水泵出口至管道终端的高度差所产生的压 力 △ Hv (mH2O) ,即 :
H =1 .1 (5 +8 +5 ) =19 .8 m 取 20m 即可 。
3 加热装置的计算
考虑到计算结果就是为选择需要多大的换热面积 作依据 ,而换热器是用 0.6m 2Π片 、1m2Π片和 1.5m 2Π片的 换热片取代 ,在这种条件下 ,经过大致的热力计算 ,再 圆整一下换热片数或修正某一系数 ,就可以满足工程 中的实际要求 。因此把总热损耗量的计算公式和步骤 进行压缩和简化 。根据实践证实了这样的计算是完全 可行的 。 3.1 热损耗量的计算[1]
用方法一来计算的长度往往较大 ,虽然槽液窜水 混合的程度较低 ,但由于受厂房和资金的限制 ,往往许 多客户承受不了 ,另外计算起来较繁 。我公司常参考 以下公式来为客户设计设备 ,既经济又满足最低限度 的使用要求 。
L ≥ V T + (1.8 ～ 2) ( n +1 ) L 为设备总长度 ,m; V 为链速 ,mΠmin; 由产量确 定 ; T 为总喷淋时间 ,min; 由工艺确定 。n 为工位数 。
Q =1 .1 Gc ( t2″- t2′) ΠT 或 Q = 0.84 G’c ( t2″- t2′) Q 为总热损量或升温热量 ; (1.163W ) Q’为水泵 额定流量 ,kg Πh; T 为升温时间 ,h; G 为槽液的重量 ,kg; c 为比热系数 ,取 1;4.1868kJ Π( kg·℃) ; t2″为工 作温度 , ℃; t2′为室温或槽液的初始温度 , ℃。 3.2 换热面积的计算[1,3]
△t = 1Π2[ ( t1′- t2″) + ( t1″- t2′) ] 前处理设备自身还有许多附带的设备 ,如热水槽 、 纯水发生器 、高位沉淀槽 、吹吸气系统 、油水分离器 、酸 洗设备 、除渣设备 、压渣设备 、过滤设备等等 。是否选 用其中的配套设备要根据客户和使用的要求来确定 。
(4) 工位喷嘴数 n
n = n1 . n2 (5) 工位喷淋量 Q
喷淋量与喷嘴数和喷射压力有关 。在一般水洗和 脱脂工艺段可选用同一型号的扇形喷雾喷嘴 (也可以 选空 心 锥 形 喷 雾 喷 嘴 ) 。例 如 :20570 2121Π2PPB+ CT80402PP。磷化工艺段应选用空心锥形喷雾喷嘴 。 例如 :20570 2121Π2-PPB+CA25 230.1 2PP。这两种模式 的喷头流量见表 2 和表 3 。
图 1 截面图 图 2 外形图
方法一[1] 设备沿长度方向的主要外形尺寸如图 2 。 设备总长度 L L = Σl1 + Σl2 + 2 l3
Σl1 为各槽体长度之和 ,m; Σl2 为 各泄水过渡段长度之和 ,m; l3 为工件进出口设 备段的长度 ,一般取 1.2 ～1.5m 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n1 4 4 6 6 6 8 8 8 10
H 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
n1 10 10 12 12 12 14 14 14 16
c. 当上 、下面或内侧均需处理 ,同时工件宽度 W ≥ 0.6m 时 ,
n1 ’= n1 + 4 喷淋管要有横向上 、下布置喷嘴的设计 。
l1 = l’1 + 0.1
[ 收稿日期 ]2002-03-08 [ 作者简介 ]顾宁一 (1957- ) ,男 ,工程师 ,本科 ,主要从事表面清洗技术工作 。
26 Oct. 2002 SURFACE TECHNOLOGY Vol.31 NO.5
c. 各泄水过渡段长度 各泄水过渡段长度 l2 ,应保证两相邻喷射区的槽
0 引 言
一台前处理设备 ,不仅需要进行必要的理论设计 计算 ,还要具备完善的处理工艺以及离不开技术人员 对它结构的精心设计 。这里仅就理论设计计算加以叙 述。