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模溫機(jī)選型的計(jì)算方法

責(zé)任編輯:奧蘭特機(jī)械  發(fā)布時(shí)間:2014-09-11
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1.特殊的情況需進(jìn)行計(jì)算:   

A、求加熱器功率或冷凍功率 KW=W×△t×C×S/860×T   

W=模具重量或冷卻水 KG   

△t=所需溫度和起始溫度之間的溫差。   

C= 比熱 油(0.5),鋼(0.11),水(1),塑料(0.45~0.55)   

T=加溫至所需溫度的時(shí)間(小時(shí))   

B、求泵的大小   

需了解客戶所需泵浦流量和壓力(揚(yáng)程)   

P(壓力Kg/cm2)=0.1×H(揚(yáng)程M)×α(傳熱媒體比重,水=1,油=0.7-0.9)   

L(媒體所需流量L/min)=Q(模具所需熱量Kcal/H)/C(媒體比熱水=1 油=0.45)×△t(循環(huán)媒體進(jìn)出模具的溫差)×α×60   

2.冷凍機(jī)容量選擇   

A、Q(冷凍量Kcal/H)=Q1+Q2   

Q1(原料帶入模具的熱量Kcal/H)=W(每小時(shí)射入模具中原料的重量KG)×C×(T1-T2)×S(安全系數(shù)1.5~2)

T1 原料在料管中的溫度;T2 成品取出模具時(shí)的溫度   

Q2 熱澆道所產(chǎn)生的熱量Kcal/H   

B、速算法(有熱澆道不適用)   

1RT=7~8 OZ 1OZ=28.3g(含安全系數(shù))   

1RT=3024Kcal/H=12000BTU/H=3.751KW   

1KW=860 Kcal/H 1 Kcal=3.97BTU  

3、冷卻水塔選用=A+B   

A、射出成型機(jī)用   冷卻水塔RT=射出機(jī)馬力(HP)×0.75KW×860Kcal×0.4÷3024  

B、冷凍機(jī)用   冷卻水塔RT=冷凍機(jī)冷噸(HP)×1.25   

選擇模具溫度控制器時(shí),以下各點(diǎn)是主要的考慮因素;   

1.泵的大小和能力。   

2.內(nèi)部喉管的尺寸。   

3.加熱能力。   

4.冷卻能力。   

5.控制形式。

A、泵的大小   

  從已知的每周期所需散熱量我們可以很容易計(jì)算冷卻液需要容積流速,其后再得出所需的正確冷卻能力,模溫控制器的制造商大都提供計(jì)算低的泵流速公式。表4.1在選擇泵時(shí)是很有用,它準(zhǔn)確地列出了不同塑料的散熱能力。   

以下決定泵所需要提供低流速的經(jīng)驗(yàn)法則:   

  若模腔表面各處的溫差是5℃時(shí),0.75gal/min/kW @5℃溫差或是3.4151/min/kW @5℃溫差,若模腔表面各處的溫差是1℃,則所需的低流速需要按比例乘大五倍即是3.75gal/min/kW 或是 17.031/min/kW。為了獲得產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,很多注塑公司都應(yīng)該把模腔表面的溫差控制在1-2℃, 可 是 實(shí) 際 上其中很多的注塑廠商可能并不知道這溫差的重要性或是認(rèn)為溫差的佳范圍是5-8℃。   

計(jì)算冷卻液所需的容積流速,應(yīng)使用以下的程序:   

1.先計(jì)算栽一塑料/模具組合的所城要排走的熱量:若 以前述的PC杯模為例,則實(shí)際需要散去的熱量是:一模件毛重(g)/冷卻時(shí)間(s)=208/12=17.333g/s ,PC的散熱率是=368J/g或是368kJ/kg ,所以每周期需要散去的熱量=368×17.33/1,000=6.377kW ?!?

2.再計(jì)算冷卻所需的容積流速:按照上述的經(jīng)驗(yàn)法則若模腔表面的溫差是5℃時(shí),流速=6.377×0.75=4.78gal/min或是=6.377×3.41=21.751/min 若模腔表現(xiàn)的溫差是1℃則流速=4.78×5=23.9gal/min或是=21.75×5=108.731/min。

3.泵流速的規(guī)定 ;為了得到良好的散熱效果,泵的流速能力應(yīng)較計(jì)算的結(jié)果少大10%,所以需使用27gal/min或是120/min的泵。   

4.泵壓力的規(guī)定;一般模溫控制器的操作壓力在2-5bar(29-72.5psi),由于在壓力不足的情況下會(huì)影響冷卻液的容積流速(流動(dòng)的阻力產(chǎn)生壓力損失),所以泵的壓力愈高,流速愈穩(wěn)定。  

  對(duì)于冷卻管道很細(xì)小的模具(例如管道直徑是6mm/0. 236in),泵的壓力便需要有10bar(145psi)才可提供足夠的散熱速度(即是冷卻液速度)。大體上冷卻液的容積液速要求愈高,管道的直徑愈少則所需要的泵輸出壓力愈大。所以在一般應(yīng)用模溫控制器的壓力應(yīng)超過(guò)了3bar(43.5psi). B、加熱能力   圖4.8是典型的加熱計(jì)算表,提供了就模具重所需要的加熱量。圖4.8的計(jì)算用法下:   

1.縱軸代表著模具的重量。   

2.橫軸代表著模具升溫至所需溫度的熱量,單位是kW/hr。   

3. 37℃-121℃的各溫度斜線提供了模具重量和模溫控制器的發(fā)熱能力在相應(yīng)溫度下的關(guān)系。

例如我們可以從圖查知:   

1.把 重 量 500kg 的 模 具 升 溫 至 50℃ 所 需的加熱能力是3.3kW/hr。   

2.把重700kg的模具升溫至65℃所需的別熱能力是6.5kW/hr。   

  總的來(lái)說(shuō),加熱能力愈強(qiáng),則所需的升溫時(shí)間,便相應(yīng)地減少了(加熱能力雙倍,升溫時(shí)間減少)。圖4.8提供了注塑廠商一個(gè)很有用的資料,可以馬上找出任何模具的加熱要求,從而獲得正確模溫控制器的發(fā)熱能力。往往就是因?yàn)槟乜刂破鞯哪芰μ?,引致模具不能達(dá)到佳的溫度狀態(tài)。欲想知道模溫控制器實(shí)際表現(xiàn),我們可以比較它的實(shí)際的和計(jì)算的模具升溫時(shí)間。   

冷凍能力   

  模溫控制器的冷凍線路的設(shè)計(jì)和組成零件對(duì)模溫的精確控制致為重要。當(dāng)模具或加溫液的溫度上升至設(shè)定值時(shí),模溫控制器必須能快速地及有效地避免溫度繼續(xù)上升,辦法是引進(jìn)另一較低溫度的液體,其引進(jìn)的控制由電磁閥負(fù)責(zé)。所以溫度超馳的消除和穩(wěn)定性取決于電磁閥的大小。   

  冷卻電磁閥的孔徑可用以下的公式計(jì)算:   

冷凍能力(gal/min)=kW×3.16/△t   

這里△t=模溫 控 制 器所設(shè)定的生產(chǎn)溫度和冷凍水溫度之差:   

kW=模具需要排走的熱量   

以下表列出了不同電磁閥孔徑所能提供的容積流速:   

電磁閥孔徑 容積流速   

in mm gal/min 1/min   

0.25 6.35 0.7 3.18   

0.375 9.53 1.2 5.45   

0.500 12.70 3.3 14.98   

0.750 19.65 5.4 24.52   

1.000 25.40 10.0 45.40   

1.250 31.75 13.0 59.02   

1.500 38.10 20.0 90.80   

計(jì)算了冷凍能力后便可從以上表找出相應(yīng)的電磁閥,如以下的例子:   

PC杯模需要排走的熱量是6.377kW   

生產(chǎn)的設(shè)定溫度是 90℃   

冷凍水的溫度是 18℃   

△T=90-18=72℃   

所以冷凍能力=6.377×316/72=0.28gal/min或1.271/min   

  從上表可知道孔徑為6.35mm/0.250in的電磁閥可提供足夠的容積流速,適 宜 使 用于 模 溫 控制范圍是±1℃的精確要求。電磁閥閥門(mén)的壓力降影響著流速。上表的流速數(shù)值是基于1bar(14.5psi)的壓力降。所 以 壓力降愈高,冷凍水的流速愈快。電磁閥的典型的壓力降是2bar(29psi)。 C、液體式模溫加熱控制系統(tǒng)   

  任何一臺(tái)模溫控制器的主要目的是把模具溫度控制在(±2°F)的范圍內(nèi)。所以對(duì)于運(yùn)行在模具管路間的液體的升溫控制必須精確,否則模具溫度控制的目的便不能達(dá)到了。   

 某些模溫控制器的控制方法祗屬于開(kāi)/關(guān)形式,其工作原理是比較實(shí)際和設(shè)定的溫度。倘若實(shí)際的溫度比較設(shè)定的溫度低很多,電熱便全開(kāi),待實(shí)際溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí),電熱便被關(guān)上,由于開(kāi)/關(guān)形式 的 控 制 產(chǎn) 生 了很大的實(shí)際正負(fù)溫度偏差。這溫度變化不單祗直接地影響著液體的溫度,還間接地帶給了模具很大的過(guò)度升降,不消說(shuō)后定必反映在成品的質(zhì)量上。     所以我們應(yīng)該使用PID(比例、積分、微分)形式的加熱控制系統(tǒng),它可以保證模具的溫度控制維持在±1℃(±2°F)的范圍內(nèi)。   

  選擇適當(dāng)?shù)哪乜刂破?  

  胡亂選購(gòu)模溫控制品可以隨時(shí)帶來(lái)20%利潤(rùn)的損失,所以我們?cè)谫?gòu)置時(shí)必需詳細(xì)考慮生產(chǎn)的需要,嚴(yán)格審定模溫控制器各項(xiàng)的能力,才好作出決定??上藗兂3:雎粤诉@注塑技術(shù)極其重要的環(huán)節(jié),往往在生產(chǎn)力和品質(zhì)出了問(wèn)題時(shí)才醒覺(jué)。

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