电泳各项参数计算
阴极电泳涂装过程中主要参数监控和管理
阴极电泳涂装过程中主要参数监控和管理（1）固体份（NV）槽液漆的浓度（固体份）是最重要的管理项目之一。
电泳涂装是从10-20%的稀薄的槽内涂料中析出含10%左右水分的涂膜过程。
因此槽内涂料的固体含量降低，涂膜膜厚的变化会影响涂膜外观性能；相差明显时，槽内涂料的稳定性变差。
固体份的降低可以补充修正；固体份的降低速度是受被涂物的大小形状、涂装速度（涂装面积和带出和）、电压（膜厚）、气温（槽内的蒸发）等其它较多原因影响而产生变动，因此确定是否补给，补给量的多少时应该测定槽液固体份数据而定，一般槽液固体份控制在10-15%较为合适。
固体份的测量固体份是指电泳涂料在105℃时加热1小时后，剩余的干燥树脂和颜料份的百分含量。
测定方法如下:①称取约2g的槽液存于干燥洁净的小蒸发皿中，在120℃下，烘干1小时，称量。
②计算：NV%=（W2/W1)×100%式中: NV%—固体份值W2 —烘干后残留物重量W1 —样品起始称量③测定时，可取2—3个平行实验计算平均值。
（2）槽液温度槽液温度的控制：槽液温度应控制在一定的范围内（28-30℃）。
如果漆液温度过高，漆液中助溶剂挥发快，漆液不稳定就会发生漆膜较厚、表面粗糙，有流挂、堆集现象；如漆液温度过低，漆的水溶性降低，电沉积量减少，就会发生电泳漆膜较薄，深凹表面可能泳不上漆，还可能产生漆膜粗糙、无光等缺陷。
引起工作漆液温度改变的原因有：①在电泳涂装过程中有部分电能转变成热能；②循环搅拌系统因机械摩擦而产生热能；③气温的变化引起循环温度改变；通常漆液温度控制可通过采取水夹套、冷却管及热交换器中通冷水、热水或蒸汽等措施来实现。
（3）漆液PH值PH值是氢离子浓度即酸性程度的指数。
是表示阴极电泳涂料主要的游离酸含量的特性值。
阴极电泳涂料中是用有机酸类中和胺基性树脂而形成的水溶性涂料。
在进行电泳涂装时，这种中和酸在阳极上放电形成游离酸使槽内涂料的PH值降低。
阴极电泳涂料的PH值采用隔膜法管理，即剩余的游离酸通过阳极隔膜排除到膜外。
电泳各项参数计算
内容
基础资料
每挂工件最大面积（Ｓ１） 每挂工件最大质量 节距 链速 每小时处理工件挂数 每小时处理工件面积（fs） 每小时处理工件的质量（Ｇ） 每月处理的工件面积（Ｓm） 每月处理工件面积 电泳漆膜厚度（δ） 电泳漆液的初始温度（te0) 电泳工件的初始温度（te1) 槽中漆液的工作温度（te2) 车间温度（te３) 热交换器进口水的温度（t1） 热交换器出口水的温度（t2） 电泳槽壁的表面积（Ａ１） 电泳槽漆液的表面积（Ａ2） 换热器换热介质的平均温差（△tem） 单挂工件电泳时间（t） 电泳槽体积（Ｖ）
700 kJ/m2 0.55
670~710 一般取５０％
kJ/(kg.K
0.5 )
铁为0.5
kJ/(kg.K
4.19 ) kJ/(kg.K
4.19 )
4.19 4.19
17.5 W/(m2.K)
kg/(m2.h
0.22 )
0.18~0.22
（kJ/kg
2175 ）
2175
1600 W/(m2.K) 1528~1861 20 mg/C 阴极电泳２０～３０，阳极电泳１０～２０
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
一
电泳各项参数计算结果
二
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12 13
三
（一 ）
1
2
（二 ）
（三 ）
1
2 3 4 5
（四 ）
（五 ）
（六 ）
（七 ）
整流器容量 整流器容量 槽液更新期 冷水机组制冷量 槽中工作温度与初始温度差值热容量 热交换器水消耗量
ＣR1={(θ2+θ+1)×ＣR+θ3×Ｃp}÷(θ3+θ2+θ+1) ＣR2={(θ+1)×ＣR+(θ2+θ3)×Ｃp}÷(θ3+θ2+θ+1)
电泳涂料常规参数的检测方法
电泳涂料常规参数的检测方法1．固体分的测量固体份是指电泳涂料在105℃时加热3小时后，剩余的干燥树脂和颜料份的百分含量。
测定方法如下：①称取约2g的槽液存于干燥洁净的小蒸发皿中，在105℃下，烘干3小时，称量。
②计算：NV%=（W2/W1)×100%式中：NV%—固体份值W2 —烘干后残留物重量W1 —样品起始称量③测定时，可取2—3个平行实验计算平均值。
2．PH值的测定测定pH值，可采用一般pH计。
测定前，先按pH计的说明书校准计。
测定温度控制在25℃。
其中槽液、极液、超滤液、去离子水可直接取样测定，而乳液和色浆则必须先用去离子水稀释一倍后再测定。
3．电导率的测定电导率的测定可采用一般的电导仪测定。
具体步骤如下：①先按电导仪的使用说明书预热，调试仪器。
②再根据说明分别测定待测液体的电导率。
注意温度控制在25℃。
4．MEQ值的测定电泳涂料的MEQ值=中和剂／胺值（酸值），也可用中和100g涂料固体份所需中和剂的毫克量来表示。
MEQ值的测定方法如下（仅适用于槽液）：①取10g电泳涂料槽液（精确到1mg）放入250ml烧杯中，加入50ml四氢呋喃，用电磁搅拌充分搅拌均匀。
②用0.1N氢氧化钠，3ml以／分的速度（自动或手动滴定均可）进行滴定。
③将所有测定的数据记作消耗碱的函数。
④经所测定的各点圆滑连接，用平行尺根据曲线的拐点找出曲线与拐点的两条平行切线的垂线相交二分之一点，此点即为中和点。
此点对应值即为消耗的碱量。
⑤计算：ＭＥＱ＝（Ｖ－Ｖ'）×N×100／WS式中：Ｖ—等当点时耗碱量（ml）Ｖ'—四氢呋喃耗碱量（ml）Ｎ—氢氧化钠溶液的浓度Ｓ—试样的固体份（％）Ｗ—试样重（g）5．库仑效率的测定库仑效率是指消耗单位库仑的电量沉积的采用一般的库仑计漆膜的重量，以毫克／库仑来表示。
阴极电泳涂料槽液的库仑效率测定：（采用一般的库仑计）①磷化钢板称量，在标准电泳条件下，制备样板。
电泳电源整流器容量的几种计算方法
电泳电源整流器容量的几种计算方法1、国内某进口汽车车身阴极电泳涂装线，连续生产，二段电压计算依据：产量：35.2台/小时，工件面积41㎡/台。
计算方法1主电流I=A：涂装面积c㎡D：25微米厚(0.001英寸)的漆膜密度3.556毫克/c㎡T：工件漆膜厚度15～20mmY：库仑效率25毫克/库仑I= =456.2安培(其中10000为1㎡=(100cm)2=10000c㎡峰值电流I峰=1.5I=1.5×56.2=685安培)。
计算方法2连续通电入槽I= 安培F：按涂装面积计算的生产率㎡/小时F=41㎡/台×35.2台/小时=1443.2㎡/小时δ：漆膜平均厚度20mmγy：干漆膜比重克/c㎡，一般r=1.3～1.5取1.4。
Q：涂料库仑效率克/库仑极电泳q=20～30取q=25I= 449安培峰值电流 I峰=1.5I=1.5×449=673.5安培阴极电泳最高工作电压一般在300伏左右，整流电源选400伏700安两台。
2、国内某汽车厂阴极电泳线，混流生产（生产卡车车身、轿车车身、皮卡车身）三段电压。
计算依据：生产率39台/小时，工件面积65㎡/台。
计算方法1按PPG推荐，整流器安培数I=(2.6安培小时/100平方英尺)×工件面积/分×60分/小时100平方英尺=9.29㎡I=2.6安培小时/9.29㎡×39台/小时×65㎡/60分 ×60分/小时=709.547安培计算方法2满负荷时，电泳槽内工件上的电流密度为13～20安培分钟/㎡，1分钟内电泳槽内工件面积数:39台/小时×65㎡/台÷60分=42.25㎡电流安培数综合以上计算，三段电压整流器400伏1000安1台（第一段）400伏800安2台（第二、三段）3、国内某步进式轿车阴极电泳涂装线，年产量1万台，工件面积80㎡/台，按经验推荐值，阴极电泳电流强度一般为10安/㎡，工作电压300伏左右，故选整流器规格为400伏1000安培一台。
电泳热交换计算
电泳漆液温受控制的必要性 温度是影响漆液稳定性及涂膜质量的主要因素之一。
阴极电泳漆一般控制温度值28℃±1℃ 阴极电泳漆液温度，在所允许范围内均可实施涂装（温度允许范围由电泳漆供货商提供）。
电泳一般只涉及冷却系统，而不涉及加热系统。
这是因为，电泳过程中因电能转化的热能， 二、电泳系统的热力计算1、电泳工件时产生的总热量结论1:无论冬季还是夏季,生产时均需要降温结论2:夏季投槽时,其降温的冷却热量值小于正常生产时的值,故冷冻机的致冷量应等于生产时的冷却所需热量值结论3:冬季投槽时,其升温的热量值大于正常生产时的值,故升温的热值应等于投槽时所需的热量值3、对数平均温度差4、传热面积Qmax=65533.144千卡/小时Q=58362.5千卡/小时之一。
阴极电泳漆一般控制温度值28℃±1℃。
漆液温度升高，粘度下降，漆粒分子运动加剧，漆液沉积量增加，漆膜增厚。
温度过高，漆涂装（温度允许范围由电泳漆供货商提供）。
但一经选定值后，则要求控制严格。
这是为了尽量减少温度对漆膜质量的影响。
这是因为，电泳过程中因电能转化的热能，搅拌循环因摩擦产生的热能，均使漆液温度上升。
即使在冬天投产，亦不用担心漆液的温度(冷冻机冷却热量值) (加热需要用热量值)漆膜增厚。
温度过高，漆液中溶剂挥发加快，漆液不稳定，漆膜变厚，粗糙、并可能会伴有流挂现象出现。
度对漆膜质量的影响。
冬天投产，亦不用担心漆液的温度上不来。
出现。
温度过低，泳透力下降，沉积量下降，漆膜变薄，无光泽，工件甚至电泳不上漆膜。
电泳技术全面总结
电泳技术全面总结电泳技术简介电泳法，是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷酸等）在惰性支持介质（如纸、醋酸纤维素、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等）中，于电场的作用下，向其对应的电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄的区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。
电泳技术的基本原理和分类在电场中，推动带电质点运动的力（F）等于质点所带净电荷量（Q）与电场强度（E）的乘积。
F＝QE质点的前移同样要受到阻力（F）的影响，对于一个球形质点，服从Stoke定律，即：F′＝6πrην式中r 为质点半径，η为介质粘度，ν为质点移动速度，当质点在电场中作稳定运动时：F＝F′即QE＝6πrην可见，球形质点的迁移率，首先取决于自身状态，即与所带电量成正比，与其半径及介质粘度成反比。
除了自身状态的因素外，电泳体系中其它因素也影响质点的电泳迁移率。
电泳法可分为自由电泳（无支持体）及区带电泳（有支持体）两大类。
前者包括Tise-leas式微量电泳、显微电泳、等电聚焦电泳、等速电泳及密度梯度电泳。
区带电泳则包括滤纸电泳（常压及高压）、薄层电泳（薄膜及薄板）、凝胶电泳（琼脂、琼脂糖、淀粉胶、聚丙烯酰胺凝胶）等。
自由电泳法的发展并不迅速，因为其电泳仪构造复杂、体积庞大，操作要求严格，价格昂贵等。
而区带电泳可用各种类型的物质作支持体，其应用比较广泛。
本节仅对常用的几种区带电泳分别加以叙述。
影响电泳迁移率的因素⒈电场强度电场强度是指单位长度（cm）的电位降，也称电势梯度。
如以滤纸作支持物，其两端浸入到电极液中，电极液与滤纸交界面的纸长为20cm，测得的电位降为200V，那么电场强度为200V/20cm＝1 0V/cm。
当电压在500V以下，电场强度在2-10v/cm时为常压电泳。
电压在500V以上，电场强度在20-200V/cm时为高压电泳。
电场强度大，带电质点的迁移率加速，因此省时，但因产生大量热量，应配备冷却装置以维持恒温。
电泳
实验十四电泳一、目的要求1. 学会制备Fe(OH)3溶胶；2. 观察胶体的电泳现象，了解宏观电泳法测ζ电势的技术；3. 掌握测定胶粒的运动速度和电荷符号的方法。
二、实验原理胶体溶液（溶胶）是分散相线度为1nm－100nm(1nm=10-9m)的高分散多相体系。
在胶体的分散体系中，由于胶粒本身电离，或胶粒向分散介质选择地吸附一定量的离子，以及胶粒与分散质之间相互摩擦生电，使得几乎所有的胶体颗粒都带一定量的电荷。
由于整个胶体分散系统呈电中性，因而在胶粒四周的分散介质中，必定具有电量相同而符号相反的对应离子存在。
因此胶粒表面和介质间就形成一定的电势差。
紧密层与扩散层间交界处称为滑移面（或stern面），显然称为溶剂化层，它与胶粒一起运动，由溶剂化层界面到均匀液相内部的那一微观段为滑动面，从滑动面到本体间存在的电势差叫做ζ电势。
ζ电势越大，胶体体系越稳定，因此ζ电势大小是衡量胶体稳定性的重要参数。
溶胶示意图图14－1 Fe(OH)3ζ电势的大小与胶粒的大小、浓度、介质的性质、pH值及温度等因素有关，是表征胶粒特性的重要物理量之一，在研究胶体性质及实际应用中起着重要的作用。
在外加电场的作用下，荷电胶粒与分散介质间会发生相对运动，胶粒向正极或负极（视胶粒所带电荷为负或正电而定）移动的现象，称为电泳。
同一胶粒在同一电场中的移动速度与ζ电势的大小有关，所以ζ电势也称为流动电势或电动电势。
测定ζ电势，对解决胶体体系的稳定性具有很大的意义。
在一般溶胶中，ζ电势数值愈小，则其稳定性亦愈差，此时可观察到聚沉的现象。
因此，无论是制备胶体或者是破坏胶体，都需要了解所研究胶体的ζ电势。
原则上，任何一种胶体的电动现象（如电渗、电泳、流动电势、沉降电势）都可用来测定ζ电势，但最方便的则是用电泳现象来进行测定。
电泳法又分为两类，即宏观法和微观法。
宏观法原理是观察溶胶与另一不含胶粒的导电液体的界面在电场中的移动速度。
微观法是直接观察单个胶粒在电场中的泳动速度。
电 泳+电导率+分子量的测定
物理化学实验班级：姓名：学号：兰州交通大学实验一．电泳一、目的要求1. 学会制备Fe(OH)3溶胶；2. 观察胶体的电泳现象，了解宏观电泳法测ζ电势的技术；3. 掌握测定胶粒的运动速度和电荷符号的方法。
二、实验原理胶体溶液（溶胶）是分散相线度为1nm－100nm(1nm=10-9m)的高分散多相体系。
在胶体的分散体系中，由于胶粒本身电离，或胶粒向分散介质选择地吸附一定量的离子，以及胶粒与分散质之间相互摩擦生电，使得几乎所有的胶体颗粒都带一定量的电荷。
由于整个胶体分散系统呈电中性，因而在胶粒四周的分散介质中，必定具有电量相同而符号相反的对应离子存在。
因此胶粒表面和介质间就形成一定的电势差。
紧密层与扩散层间交界处称为滑移面（或stern面），显然称为溶剂化层，它与胶粒一起运动，由溶剂化层界面到均匀液相内部的那一微观段为滑动面，从滑动面到本体间存在的电势差叫做ζ电势。
ζ电势越大，胶体体系越稳定，因此ζ电势大小是衡量胶体稳定性的重要参数。
图14－1 Fe(OH)3溶胶示意图ζ电势的大小与胶粒的大小、浓度、介质的性质、pH值及温度等因素有关，是表征胶粒特性的重要物理量之一，在研究胶体性质及实际应用中起着重要的作用。
在外加电场的作用下，荷电胶粒与分散介质间会发生相对运动，胶粒向正极或负极（视胶粒所带电荷为负或正电而定）移动的现象，称为电泳。
同一胶粒在同一电场中的移动速度与ζ电势的大小有关，所以ζ电势也称为流动电势或电动电势。
测定ζ电势，对解决胶体体系的稳定性具有很大的意义。
在一般溶胶中，ζ电势数值愈小，则其稳定性亦愈差，此时可观察到聚沉的现象。
因此，无论是制备胶体或者是破坏胶体，都需要了解所研究胶体的ζ电势。
原则上，任何一种胶体的电动现象（如电渗、电泳、流动电势、沉降电势）都可用来测定ζ电势，但最方便的则是用电泳现象来进行测定。
电泳法又分为两类，即宏观法和微观法。
宏观法原理是观察溶胶与另一不含胶粒的导电液体的界面在电场中的移动速度。
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尺寸较小，形状简单，除水很干净0.02~0.03； 尺寸较小，形状复杂，除水一般，无兜带水 0.2~0.1；尺寸较大，形状简单，除水很干净 0.15~0.1；尺寸较大，形状复杂，除水一般， 无兜带水0.3~0.2
取值 单位 备注
1.4 g/cm3 1 g/cm3
0.98
１.3~1.4 1 一般为９５％以上
0Ａ #DIV/0! Ａ #DIV/0! Ａ
一般k0＝４，当整流器具有缓慢启动功能时取 ２
#DIV/0! 月
#DIV/0! kJ/h #DIV/0! kJ/h
0 kJ/h kJ/h
0 kJ/h 0 kJ/h 0 kJ/h 0 kJ/h
0 kJ
#DIV/0! kg/h
#DIV/0! m2
#DIV/0! L/h L/h
700 kJ/m2 0.55
670~710 一般取５０％
kJ/(kg.K
0.5 )
铁为0.5
kJ/(kg.K
4.19 ) kJ/(kg.K
4.19 )
4.19 4.19
17.5 W/(m2.K)
kg/(m2.h
0.22 )
0.18~0.22
（kJ/kg
2175 ）
2175
1600 W/(m2.K) 1528~1861 20 mg/C 阴极电泳２０～３０，阳极电泳１０～２０
槽中工作温度与初始温度差值热容量 Q'h＝V×ρ2×c2×(te0-te2)×1000
热交换器水消耗量 Ｇw＝(1.1×Qhmax)÷(c3×(t2-t1))
热交换器换热面积 S=(1.1×Qhmax)÷(3.6×k1×△tem)
一级超滤清洗透过量 Qp＝d×fs×(ＣR-ＣR1)÷(ＣR1-Ｃp) 二级超滤清洗透过量 Qp＝0.5×d×fs×{(Ｃp-ＣR2)+{(ＣR2-Ｃp)×(4ＣR-Ｃp-3ＣR2)}0.5}÷(ＣR2-Ｃp) 在二级超滤清洗中,第一级超滤清洗水固体分含量(%) ＣR1={(θ+1)×CB +θ2×Cp}÷(θ2+θ+1) 其中θ＝0.5×{(Ｃp-ＣR2)+{(ＣR2-Ｃp)×(4ＣR-Ｃp-3ＣR2)}0.5}÷(ＣR2-Ｃp) 三级超滤清洗透过液 Qp＝d×fs×θ 其中θ＝-0.33-{{(K-7/27)+(K-7/27)2+32/729}÷2}1/3+{{(K-7/27)-(K-7/27)2+32/729}÷ K=(ＣR3-ＣR)÷(ＣR3-Ｃp) 在三级超滤清洗中,第一级、第二级超滤清洗水固体分含量(%)
备注 工件连续入槽 单个工件入槽后通电,取4g m m/min
备注
m2/h kg/h
m2 μm ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ m2 m2
s(秒) m3
120~130
阴极电泳１８～２０％，阳极电泳１１～２ ３％ 0.3~0.5% 1～1.5% 1～1.5% 1%
L/m2 kw 伏
热交换器换热面积 一级超滤量计算 二级超滤量计算
内容
基础资料
每挂工件最大面积（Ｓ１） 每挂工件最大质量 节距 链速 每小时处理工件挂数 每小时处理工件面积（fs） 每小时处理工件的质量（Ｇ） 每月处理的工件面积（Ｓm） 每月处理工件面积 电泳漆膜厚度（δ） 电泳漆液的初始温度（te0) 电泳工件的初始温度（te1) 槽中漆液的工作温度（te2) 车间温度（te３) 热交换器进口水的温度（t1） 热交换器出口水的温度（t2） 电泳槽壁的表面积（Ａ１） 电泳槽漆液的表面积（Ａ2） 换热器换热介质的平均温差（△tem） 单挂工件电泳时间（t） 电泳槽体积（Ｖ）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
一
电泳各项参数计算结果
二
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12 13
三
（一 ）
1
2
（二 ）
（三 ）
1
2 3 4 5
（四 ）
（五 ）
（六 ）
（七 ）
整流器容量 整流器容量 槽液更新期 冷水机组制冷量 槽中工作温度与初始温度差值热容量 热交换器水消耗量
Ｉmax＝k0Icp
槽液更新期 Ｔ0＝(V×ＣR×k×1000000)÷(Sm×δ×ρ1)
工作时热平衡状态总热量 Ｑh=Qh1+Qh2+Qh3+Qh4-Qh5 电沉积过程中电能转换的热量 Qh1＝3.6×Icp×U 简化计算： Qh1＝qh×fs 在本方案中取计算值 循环搅拌机械摩擦产生的热量 Qh２＝3600×∑P×η 工件带入电泳槽内热量 Qh３＝G×c1×(te1-te2) 槽壁传热 Qh４＝3.6×Kc×A1×(te３-te2) 槽中漆液由于水分蒸发而散失的热量 Qh5＝qw×A2×γ
工件的比热容（c1）
电泳漆的比热容(c2)
水的比热容(c３) 电泳槽壁的传热系数（Ｋc）
每平方米漆液表面积每小时蒸发的水分(qw)
水的汽化热（γ） 热交换器的传热序数（k1） 涂料库仑效率（q）
设计参数计算
整流器容量 工件连续入槽 Ｉ＝（fs×δ×ρ1×1000）÷（3600×q） 单个工件入槽后通电 平均电流强度 Icp＝(Ｓ1×δ×ρ1×1000)÷(q×t) 最大电流强度
0 L/h L/h
#DIV/0!
电泳槽液固体份（ＣR) ＵＦ透过液固体份（Ｃp) 一级ＵＦ槽液固体份（ＣR１) 二级ＵＦ槽液固体份（ＣR2) 三级ＵＦ槽液固体份（ＣR3)
电泳各项参数计算结果
工件单位面积带出的涂料量（d） 循环搅拌水泵的总功率（∑P） 电泳电压（U）
各项常量
电泳漆膜干膜密度（ρ1） 电泳漆液的密度（ρ2） 油漆利用率（k） 每平方米工作表面积电泳过程中放出的热量（qh） 循环搅拌机械效率(η)
ＣR1={(θ2+θ+1)×ＣR+θ3×Ｃp}÷(θ3+θ2+θ+1) ＣR2={(θ+1)×ＣR+(θ2+θ3)×Ｃp}÷(θ3+θ2+θ+1)
算结果
数值 单位 0A
#DIV/0! A #DIV/0! 月 #DIV/0! kJ/h
0 kJ #DIV/0! kg/h #DIV/0! m2 #DIV/0! L/h