喷淋清洗槽体体积设定的误区.doc

喷淋清洗机槽体体积设定的误区
东风（十堰）老科协科技发展有限公司
刘仁新 442041
摘要：将喷淋清洗槽体体积的设計参数更改，以获得设备制造、使用的最大效益
关键词：喷淋清洗槽体体积
涂装用的脱脂喷淋设备是常用的，如图一所示。其设计的实用性、节能性、适用性、综合性都是十分重要的，亇别原始数据或参数选择不当，给以后的设备设計、制造、使用、节能、成本投入等方面，将带来很多问题和缺陷。

1风管接口2棚体3工件4喷管与喷嘴5溢流口6过滤网7泵接口8付槽9基础10供水干管11供水阀门12主槽体13电加热器接口14放水阀与管
图一. 脱脂喷淋设备截面示意图
喷淋清洗机槽体体积设定就是一亇典型的事例。
文献1介绍说：脱脂喷淋设备槽体的有效容积决定于水泵的流量。对于普通水槽，有效容积不小于水泵每分钟流量的1.5倍，对于磷化槽，有效容积不小于水泵每分钟流量的2.5倍，这样才能保证磷化液有较长的沉淀时间。槽体容积过小时，容易造成水泵吸空，影响水泵流量。
上述论据和理由从实践检验来看是不会造成水泵吸空，影响水泵流量的。当然，工艺上也有好处，那就是工作液的污垢浓度不会上升的很快。但是，由此引起更加重要的问题却是惊人的；作者见到很多设备设计者，依据上述参数设计脱脂喷淋设备槽体，致使槽体过大，加大了配套设备容量、动能、投资、占地面积。除了接受设备使用者因增加了生产经费负担的指斥之外，没有什么可取之处。
一.下面的实例可以说明相关问题。
⑴设备的类型：；通道式多室联合喷淋清洗机
⑵挂件最大外形尺寸
长度（沿悬链移动方向） 1460毫米
宽度： 610毫米
高度： 1260毫米
⑶喷管间距/喷嘴间距：300/300毫米
⑷采用悬链输送机运送工件速度：1.8米／分
⑸加热热源；电
⑹车间温度：冬天0℃ ，夏天36℃
⑺处理工艺条件（以加热的脱脂槽、磷化槽为主例）
⑻除渣：将工作液送到转移槽，经长时间静置后，放回清液，沉渣用板框压滤机过滤。
⑼设备槽体体积及附辅助设备设计程序见表一：以六室清洗磷化联合机为例。
表一
工艺流程
除 油
水洗
水 洗
磷 化
水洗
水 洗
时间 分
3
2
1
3
2
1
温度 ℃
50-60
―
―
50-60
―
―
槽液升温时间 h
1
―
―
1
―
―
喷淋区长度 米
5.4
3.6
1.8
5.4
3.6
1.8
每圈喷管长 米
4
4
4
4
4
4
每圈喷管喷嘴数
14
喷管数
19
13
7
19
13
7
喷嘴总数 亇
266
182
98
266
182
98
喷淋压力 MPa
0.15
0.1
0.15
喷嘴型号
CT4040扇型
AT15-30.1空心雾化
CT4040扇型
单亇喷嘴流量 l/分
11.2
10.4
11.2
喷嘴总流量 l/分
2979.2
2038.4
1097.6
2766.4
2038.4
1097.6
IS型离心泵
IS150-125
-250
IS150-125
-250
IS100-65
-250
DB150Y-22A液下泵
IS150-125
-250
IS100-65
-250
泵流量 M3/分
3.33
2
1
2.89
2
1
泵扬程 米
20
20
19
18.2
20
19
槽体容量 M3
3.33×1.5=4.99
2×
1.5=3
1×1.5=1.5
2.89×2.5=7.22
2×
1.5=3
1×1.5=1.5
泵用电 KW
18.5
18.5
5.5
22
18.5
5.5
转移槽容量 M3
―
―
―
～8
―
―
板框压滤机操作次数
―
―
―
1 M3/次
2-3次
―
―
加热槽液最大用热量
299400kK
―
―
433200KK
―
―
相当电功率KW
348.13
―
―
503.72
―
―
每小时电费元
348.13×1.1=382.9
―
―
503.72×1.1=554.092
―
―
加热设备
管束式电加热器
―
―
板式热交换器，间接加热
―
―
加热设备与供热功率
N=45KW
9支
―
―
★换热器靣积S=36M2
供热433200KK
―
―
设备及安装费用
0.3×9=2.7
―
―
5-6万
―
―
★S=433200/（60-0）200=36.1 M2,供热为流体热介质。

二. 改变设计参数
1.设计参数改动的理由：喷淋清洗液从泵口到喷嘴一般1-2秒钟就可到达，清洗液喷到工件随后就回槽了，所以槽体大小与泵每分钟流量关系不大（好像与泵每秒流量有点关系）。槽大唯一的好处就是污物浓度偏低，不必频繁溢流、更换槽液。
2.为了优化喷淋清洗设备的工艺技术性能，作者提出槽体大小的参考设计范畴。例于表二。
表二喷淋清洗机槽体大小的参考设计范畴
工件运输速度 m/分
付槽体积
M3
主槽体积
M3
总体积
M3
主槽设备宽度 M
0.4-0.6
0.5-0.6
0.8-1.0
1.3-1.6
0.8-1
0.6-1.0
0.5-0.6
0.8-1.0
1.3-1.6
1-1.2
1.0-1.5
0.6-0.7
1.0-1.5
1.6-2.2
1-1.5
1.5-2
0.6-0.7
1.5-2
2.1-2.7
1-1.8
1.5-2
0.6-0.7
2.5-3
3.1-3.7
2-3
磷化槽可在上表数值上加0.4-0.8M3，因为喷淋磷化槽下部一般都有一亇锥形集渣结构。
3.用表二参数，将表一作亇修改,呈现在表三中,与表一相同的项目不再表达。
表三
工艺流程
除 油
水洗
水 洗
磷 化
水洗
水 洗
槽体容量 M3
2．2
1.2
1.2
2.7
1.2
1.2
泵用电KW
18.5
18.5
5.5
22
18.5
5.5
转移槽容量M3
―
―
―
～3
―
―
板框压滤机
―
―
―
1 M3/次
1次
―
―
加热槽液最大用热量
132000
―
―
162000KK
―
―
相当电功率KW
153.48
―
―
188.37
―
―
每小时电费元
153.48×1.1=168.84
―
―
188.37×1.1=207.2
―
―
加热设备
管束式电加热器
―
―
板式热交换器，间接加热
―
―
型号
N=45KW
4支
―
―
★换热器靣积S=13.5M2
供热：162000KK
―
―
设备及安装费用
0.3×4=1.2
―
―
1.5-2万
―
―
★S=16200/（60-0）200=13.5 M2, 供热为流体热介质。
三.槽体体积更改后相关经济数据比较
项目
文献参数设计
改进参数设计
效益
槽体积
六槽总体积 M3
18.213
9.5
降低47.83%
脱脂 M3
4.99
2.2
降低55.91%
磷化 M3
7.22
2.5
降低65.37%
供热电量
脱脂 KK
299400
132000
降低55.94%
磷化 KK
433200
162000
降低62.6%
总热量
732600
294000
降低59.86%
每小时供热电费 元★
937.0
376.046
降低59.87%
加热设备投资 万元
7.7-8.7
2.7-3.2
降低63.21%
箱体制造耗材
大
小
至少降40%
箱体外保温层靣积耗材
大
小
至少降40%
磷化工作液处理
转移槽体积 M3
8
3
降低62.51%
板框压滤操作
2-3
1
＞50%
人力、电力
多
少
＞50%
★ 供热量费用,以热流体介质测算不便,均将KK换算成KW来算
从表中数据分析看,经济效益是可观的。一台清洗磷化联合机（一般有9―11室），造价在100―120万之间，槽体积降低50%以上，总造价会降低5―10%。运行费用随时间推移，节约量不可估量。
四.槽体设计参数变小，工艺设备不会有问题
文献中担心的水泵吸空问题可以这样解决,费用低,做起来不难：
1.维持槽体高度在1米左右，泵口低于液面600-700mm；
2.各喷淋区之间应该沒有严重窜水现象。其措施是设区间门洞；喷管旁设塑料屏挡：各区间喷淋管的距离合适。
3.用浮球式阀门加水，槽体内水位就始终保持在高位,水就不会抽空了；
4.为了有效降低磷化槽体积，作者建议槽体系统应采用连续除渣机，以保证沉渣浓度不超标，而不要加大容积稀释浓度。
5.磷化渣的产生量与槽中浓度是可以近似算出的：每平方米工件磷化时产生4克沉渣，每小时处理200平方米，即有800克沉渣，槽体积2.5M3，即2500升，沉渣浓度为800/2500=0.32克/升=320毫克/升。故此时每半小时要连续除渣一次。
6.工件上带很多油，槽液工作不久就会在表面上浮上一层油，这层油可以通过溢流方法使油（含水）流进油水分离器，油可分离富集，水仍流回槽中。
五.小结
1文献上关于喷淋清洗机槽体设计参数是不适合的。引用后会加大设备制造成本、提高动能消耗、操作工工作负荷增加。其实将槽体设计参数改为：喷淋清洗机槽体有效容积不小于水泵每分钟流量的0.3―1倍，宁小勿大。
2.喷淋清洗机槽体的大小，在考虑主机宽度情况下，也可在1―4M3范围内选定，宁小勿大。其值大小与泵流量、生产线速度、工件生产率仅是弱相关关系，不存在定量比例关系。
3.本文推荐槽体体积值，仅是参考值。它应是工艺、技术、产品、生产、设备、管理等情况的综合值。
4本文对喷淋清洗设备的设计理念也适用于电泳涂漆后水洗槽体体积的设计。
参考文献
1机械工业部第四设计院主編 油漆車间设备设计 第四章 喷射表面处理设备 1983 P55