流道板的熱平衡計算

流道板的熱平衡計算第一節(jié)熱流道系統(tǒng)的熱平衡

熱傳遞有傳導、對流和輻射三種方式1.熱傳導

固體內部的熱傳導是由于相鄰分子在碰撞時傳遞振動能的結果。

固體金屬的導熱能力很強，因內部自由電子轉移而發(fā)生。熱源為流道板和噴嘴的電熱功。還有注射生產(chǎn)中周期性輸入熔融塑料攜帶熱量。熱量主要從承壓圈、噴嘴和聯(lián)接螺釘?shù)龋?jīng)定模的接觸面耗散。因空氣的導熱系數(shù)很小，定模框與流道板之間空氣隙起到絕熱作用。

1.1.流道板的熱傳導

主要由流道板上的承壓圈和支承墊,及固定螺栓或不加熱的主流道杯,傳熱給注射模的定模固定板,墊塊和定模板。減小熱傳導損失的途徑有:減小承壓圈和支承墊的接觸面積,從而減小熱流；采用導熱系數(shù)較低的材料制造承壓圈和支承墊,如不銹鋼、鈦合金和燒結陶瓷等；用不銹鋼制造固定螺栓。

1.2.流道板的熱傳導的計算式1.3.熱傳導的導熱系數(shù)

熱流道模具材料的導熱系數(shù)λ(W/(m·℃))

空氣、塑料和陶瓷常作為絕熱材料。鋼材根據(jù)不同的化學成分，有導熱系數(shù)14~40W/(m·K)。需根據(jù)各鋼種實際測定。熱流道系統(tǒng)零部件不但用各種合金鋼制造，還用不銹鋼和鈦鋼阻熱，用鈹銅導熱。

2.熱對流

在注塑生產(chǎn)中會遇到流體在流過固體表面時與該表面發(fā)生熱量交換。從固體壁面到流體介質的熱量傳遞稱對流。一方面流道板和噴嘴的壁面向周圍的空氣傳遞對流熱量。另一方面，定模框又向環(huán)境空氣傳遞對流熱量。在熱流道工程計算中常用的是對前者的簡化算法。2.1.流道板的熱對流

為了減小流道板的熱損失,它與周邊模具零件之間空氣間隙如下圖所示。

減少對流熱損失，常用方法有:封閉流道板周邊的間隙空間,限制和阻隔空氣的流通；流道板的大面積的表面上,或在模具結構件里側加裝絕熱板。

2.2.流道板的熱對流的計算給熱系數(shù)aK可以通過傳熱學理論計算,也可由理論指導下實驗測得。如果是周邊空氣被強迫流動給熱系數(shù)aK=10～100W/(m2·K)。而空氣自然流動aK=5～10W/(m2·K)。曾有試驗得到的ak值更小。3.熱輻射

任何物體都會不停地以電磁波形式向外界輻射能量。同時又不斷吸收外界其他物體的輻射能。當輻射能與吸收能不相等時，就產(chǎn)生這種熱量傳遞方式稱熱輻射。

一個所謂黑體，是指吸收所有的輻射能?？梢约俣ㄝ椛鋫鬟f熱量與通過的氣體、液體和固體等介質無關。右圖所示為熱流道系統(tǒng)中熱量的輻射傳遞。如熱流道板和周圍的模板之間發(fā)生輻射能量的交換。流道板的保溫設計，應讓輻射能盡量多的反射回去。避免黑體效應，減少周圍的模板吸收輻射能。這就要阻隔熱流道系統(tǒng)與周圍的模板之間輻射能的傳遞。3.1.流道板的熱輻射計算3.2.減小流道板的熱輻射

熱輻射交換發(fā)生在流道板與定模模架的結構件之間。降低熱輻射損失途徑:流道板外表面磨削后拋光,保持流道板周邊間隙空間的清潔；流道板外表面上安裝光亮的大面積鋁箔反射片；在流道板的外表面或模架框的里表面上安裝大面積絕熱板。

3.3.流道板的熱對流和熱輻射式的合并第二節(jié)流道板的功率計算1.流道板加熱功率簡化計算2.流道板加熱功率簡便計算流道板加熱和熱損失詳細計算

《熱流道系統(tǒng)加熱功率計算》CHPH程序

1.流道板加熱功率簡化計算流道板加熱功率簡化計算

η0

——流道板加熱效率系數(shù)

2.流道板加熱功率簡便計算

第一項是流道板升溫的加熱功率，ΔT——所需升高的溫度，第二項是流道板熱輻射和熱對流的功率損失，第三項是各支承物的總傳導熱損失，ΔT′——熱流道板與定模邊各板的溫差

3.流道板加熱和熱損失詳細計算詳細算法對流道板的加熱功率、熱傳導、熱對流及熱輻射進行詳細計算。需要計算流道板的體積和表面積。應熟悉流道系統(tǒng)的熱傳導、熱對流和熱輻射的絕熱設計。了解封閉式熱流道的結構設計。要輸入流道板的支承物的幾何和物理參量，此方法是較完整的熱流道傳熱系統(tǒng)的工程計算。實例

熱流道系統(tǒng)有流道板外形80×500×46mm,又有三個承壓圈和支承墊外徑25mm,內孔14mm,厚5mm。要求流道板的最高工作溫度360℃；注射模的溫度100℃。計算加熱功率。

1-主流道杯2—過濾網(wǎng)套3—支承墊4—定位銷5—止轉銷6—承壓圈7—端面堵栓8—金屬密封圈9—熱流道噴嘴10—金屬管狀電熱彎管11—熱電偶12—反射箔片13—絕熱板14—銷釘實例--流道板的熱傳導功率損耗

實例--流道板的的熱對流和熱輻射的功率損失實例--本例計算數(shù)據(jù)總匯單位:W

從表所列數(shù)據(jù)可知,承壓圈和支承墊采用絕熱材料鈦合金,是