热平衡计算剖析.docx

2. 热平衡计算单位时间内熔体固化放出的热量等于冷却水所带走的热量⑴ 进入模腔的总热量Qin n i G （公式 11-1 ）式中：Q in ——进入模腔的总热量（ KJ / h ）n ——每小时注射次数i ——塑料熔体进入模腔时（t1max ）及冷却结束时（ t1min ）塑料热含之差（KJ / kg ）查图 4-2-13公式计算iCp (t1maxt1min ) LE 公式 11-2 ）CP ——平均比热，查表 4-2-4 ；LE ——潜热，查表 4-2-4 （ kJ / kg ）G ——每次注射量（ kg ）⑵模具散热量 Qout Qc QR QL （公式 11-3 ）1) 对流散发走的热量Qc1 Ft2mt0（公式 11-4 ）式中： QC ——对流散发走的热量（KJ / h ）1——传热系数1A1t2mt0（公式 11-5 ）F——模具表面积（m2） t2m —模具平均温度（℃）查表 4-2-6t0 —室温（℃）F F F （公式 11-6 ）F 为模具四侧面积， F 为模具对合面积； 为开模率 （公式 11-7 ）θ 注射时间， 制件冷却时间， 注射周期A14.1868360(0.25)t2 m3001当 0< t2 m <300℃时 , 由实验得 :2) 制品所需冷却时间计算冷却时间定义 ：从熔体充满型腔起，到可以开模取出制件止的这段时间。

常以制件巳充分凝固， 具有一定强度和刚性为准，具体的标准为：(a) 制件最厚部断面中心层温度冷却到该种塑料的热变温度以下所需的时间 b）制件断面的平均温度，冷却到所要求的某一温度以下所要的时间：（ c）某些较厚的制品，断面中心部分尚未凝固，但有一定的壳层已经凝固，此时取出制品，可不产生让大的变形，这段时间也可定为制件的冷却时间d) 结晶性塑料制件最厚部位断面的中心层温度，冷却到其熔点以下所需的时间2) 制品所需冷却时间计算①可查表 4-2-5 确定②可理论计算制件最厚部断面中心层温度冷却到热变温度以下所需的时间t24Tm -Tw（公式 11-8）2lnTS - TWkt-- 制品的壁厚，㎜Tw -- 模具温度，℃表 4-2-6Tm -- 塑料熔体温度，℃表 4-2-6Ts --塑件的热变形温度，℃-- 塑料热扩散系数，㎜2/s表 4-2-43) 由辐射散发的热量44Q RF 273t2 m273t0（公式 11-9 ）100100式中： QR ——由辐射散发的热量（ KJ / h ）F ——为模具四侧面积（ m2 ）2ε —— 辐射率，磨光面0.04 ～ 0.05一般加工面0.8 ～ 0.9 （取一般加工面）毛坯 1.0t o 室温 t2m 平均模温表 4-2-64) 向注塑机工作台面所传热量Q L 3.6 F （公式 11-10 ）t2 m t0式中： QL ——向注塑机工作台面所传热量（KJ / h ）α—— 传热系数，普通钢α =140（ W / m2℃） 合金钢 α =105（ W / m2 ℃）F——模具与工作台接触面积（m2 ）⑶热平衡条件QoutQc QR QLQin当 QoutQin模具需设计冷却系统当 QoutQin模具需设计加热系统当 QoutQin模具不需设计调温系统⒉冷却回路的尺寸确定当 QoutQin模具需设计冷却系统Q Qin Qout由于动定模的冷却水道是分别设置的，因此应将QL 分解为凹模带走的热量QA 和凸模带走的热量 QT ，由经验得：QA =0.4Q ； QT =0.6Q ；（公式 11-11 ）1）冷却水用量计算Qmwcwt out - t inm wQ（公式 11-12）Cwtout tinQ冷却水每小时从模具所带走的热量，KJ/hm w冷却水每小时用量， KJ/hcw冷却水比热容， 4.18KJ/（ Kg℃）t out 模具的出水温度，℃t in 进入模具的冷却水温度，℃32）冷却面积、 管径、流速 确定 d 管径（ m）、 v 流速（ m/s ）（查表 6-4 可得）1）（冷却面积计算）冷却水从模具中带走的热量为：QtAKJ/h（公式11-13 ）tt m - t cp t m - 0.5 t out - t intm模具温度，℃表 4-2-6t cp冷却水平均温度，℃t模具与冷却水的平均温度差，℃冷却水的管壁传热系数，KJ/ （ m2 h℃） A管道的有效冷却面积，m 长径比 L/d>50的细长冷却水管，载热模具管壁对冷却水的传热系数v 0.83.6A 0d0.2式中，- - - -冷却水密度v流速，（ m/s ） （查表 6-4 ）d 管径，（ m）（查表 6-4 ）A0 冷却水物理性质参量的函数（表4-1-1 ）。

C0W.4A 00 60 0230.4水的热导率 ，比热容 CW及粘度 均是水温的函数3）冷却回路长度计算AndL简单粗略计算LQ理论计算d 0.83.6 A0t4 m t5mt 4m冷却水平均温度t 5m冷却水管壁平均温度△ Q 应排除的热量4）冷却回路压降计算p321 Le d 2（公式 11-14 ）式中： Le ——冷却回路因孔径变化或改变方向引起局部阻力的当量长度（m）η水在 t5m2/s ）时的运动粘度（mρ水在 t5m3）时的密度（ kg/mν水的流速（ m/s）45）紊流 算（ 管径 d，最低流速 υ，） 算在紊流状 ，冷却水的体 流量 V 和相 的管径由于水的密度1000kg/m3每小 用量 m w冷却水的体 流量 qvmw（ m wQ360tout tin公式 11-15 ）（ m/min ）Cw由紊流体 流量 qv， 表 4-2-2得 于 紊流状 的 管径 d（㎜） 管中紊流状 雷数的 算式：Red104υ : 管中的最低流速（ m/s） 粘度确定 冷却水流速 υ 4qv 2 0.0202 q v2 （m/s ）60 d d6）冷却面 算冷却水从模具中 走的 量 ：Qout t A KJ/h t t m - t cp tm - 0.5 t out tint m: 模具温度，℃ t cp: 冷却水平均温度，℃t : 模具与冷却水的平均温度差，℃2: 冷却水的管壁 系数， KJ/ （ m h℃）2A: 管道的有效冷却面 ， m 径比 L/d>50 的 冷却水管， 模具管壁 冷却水的 系数v0.8d0.2式中， - - - -冷却水密度 v: 流速，（ m/s） d: 管径，（ m）: 与冷却水温度有关的物理系数 ，可 表求。

冷却回路 算示例有一成型高密度聚乙 食品盒模具，每一模一件，塑件壁厚 1.9mm工 参数：注射量， kg/ 次 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 0.186每小 成型次数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 180每小 注射量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 33.485比 ， KJ/kg ℃ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2.302潜 ， KJ/kg ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 243成型 ，秒 / 模 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 20 平衡 ：1) 冷却水用量 算2) 冷却面 算3) 冷却水体 流量 算及冷却水管径确定4) 紊流 算5) 冷却回路 度 算6) 冷却回路 降 算加 或冷却方案初定 表 4-2-6高密度聚乙 模温 50～ 70℃一般要求 冷却系 ； 模温取 偏低 ， 为 38℃ 表 4-2-6高密度聚乙 塑料熔料温度150℃～ 260℃取稍高 ， 230℃取水温低于模温 14℃， 24℃根据塑件的 量要求， 控制各条冷却回路的出入口温度 3℃ 表 11-5 高密度聚乙 形温度 60 ～ 82 ℃模具外形 400 400 400（㎜） 出具体使用参数如下：熔料温度，℃230模温，℃38塑件脱模温度，℃80注射量， kg/ 次0.186每小 注射量， ,33.48比 ， KJ/kg ℃2.302潜 ， KJ/kg243成型 ，秒 / 模20每小 成型次数180水温℃24平均水温℃26。