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Q. =〃 x&' x G （公式 11-1）in式中：Q in——进入模腔的总热量（KJ /h）n——每小时注射次数成——塑料熔体进入模腔时（（1max）及冷却结束时（\讪）塑料热含之差（KJ/kg）查图4-2-13公式计算冬=C （篇T" + 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Qot = Q + Qr + Ql（公式11-3）1）对流散发走的热量"1 X F七-七）（公式11）式中：QC ——对流散发走的热量（KJ/h）a 1——传热系数a「AM广稣（公式11-5）模具表面积（m2 ） '2m 一模具平均温度（C）查表4-2-6t0 —室温（°C）（公式11-6）F'为模具四侧面积T 0'' — G +0'）为开模率T = 0 F"… AF为模具对合面积;（公式11-7）注射时间，0 '制件冷却时间，0注射周期A = 4.1868 x （0.25 + 360 ）i t^ + 300当0J <300°C时，由实验得:2 m2) 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公式11-8）w=Alnt--制品的壁厚mmT w --模具温度表 4-2-6T m--塑料熔体温度，表 4-2-6Ts 一塑件的热变形温度K--塑料热扩散系数，m 2/s 表 4-2-4式中：Qr——由辐射散发的热量(K/h )（公式11-9）3) 由辐射散发的热量（213 +1 2为模具四侧面积(m 2 )Ql式中:Ql——向注塑机工作台面所传热量（KJ/h）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室温 t2m平均模温 表4-2-64）向注塑机工作台面所传热量（公式 11-10）a——传热系数，普通钢a=140 （ W / m 2. C）合金钢a=105 （ W / m 2. C）模具与工作台接触面积（m2 ）⑶热平衡条件Q1 + / "Qn当。

他< Qn 模具需设计冷却系统当Qout Z Qn模具需设计加热系统当气=Q模具不需设计调温系统2 .冷却回路的尺寸确定当Qout < Qn模具需设计冷却系统 AQ = Qn - 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Q和凸模带走的热量弓由经验得:Q广0.4 AQ ； Qt =0.6 AQ ；（公式 11-11）1）冷却水用量计算AQ = mw • Cw,七七）（公式 11-12）冷却水每小时从模具所带走的热量，KJ/h 冷却水每小时用量，KJ/h冷却水比热容，4.18KJ/ （Kg ・°C）tout模具的出水温度，Ct in进入模具的冷却水温度，C2）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：AQ =以At _ t -1 _ t - 0.5 (t -1 )m cp m out in•At • A (KJ/h)(公式 UMt 模具温度，C 表4-2-6mtcp 冷却水平均温度，CAt 模具与冷却水的平均温度差，Ca 一… _.冷却水的官壁传热系数，KJ/ （m2・h・C）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cca (P • VX a _ 3.6A 0 d0.2式中P ----冷却水密度v 流速，（m/s）（查表6-4）管径，（m）（查表6-4）A0冷却水物理性质参量的函数（表4-1-1）Z0o6 • C0.4_ 0o023 wR 0.4水的热导率人，比热容CW及粘度R均是水温的函数。

3）冷却回路长度计算A = n •兀• d • L简单粗略计算L _ aq3.6兀. * .(p ・v . d).8 .t4m冷却水平均温度t5m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Ap _ 32 •门• p .u .( + L )Z2（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）水在t5m时的运动粘度（iWs） 水在t5m时的密度（kg/m3）水的流速 （m/s）5）紊流计算（管径d,最低流速u,）计算在紊流状态，冷却水的体积流量V和相应的管径由于水的密度p = 1000kg/m3 每小时用量m冷却水的体积流量q =77丁 （ m = 裂 \ 公式11-15）（m3/min）v 60P w c • p • M . 一 t, J由紊流体积流量qv，查表4-2-2得处于紊流状态的管径d（mm）圆管中紊流状态雷数的计算式： Re = 牛^ > 104U：管中的最低流速（m/s） H 粘度确定实际冷却水流速u = 0.0202?^ （m/s）60兀• d2 d26）冷却面积计算冷却水从模具中带走的热量为：Q =a •At• A（KJ/h） At = t -t = t -0.5（t +1 ）out m cp m out intm：模具温度，。

C tcp:冷却水平均温度，cAt :模具与冷却水的平均温度差，c以：冷却水的管壁传热系数，KJ/ （m2・h・C）A:管道的有效冷却面积，m2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d°.2式中，P ----冷却水密度v:流速，（m/s）d:管径，（m）（P • v）.8 a =e':与冷却水温度有关的物理系数，可查表求冷却回路计算示例有一成型高密度聚乙烯食品盒模具，每一模一件，塑件壁厚为1.9mm工艺设计参数：注射量，kg/次 0.186每小时成型次数 180每小时注射量 33.48比热，KJ/kg -r 2.302潜热，KJ/kg 243成型时间，秒/模 20热平衡设计：1） 冷却水用量计算2） 冷却面积计算3） 冷却水体积流量计算及冷却水管径确定4） 紊流计算5） 冷却回路长度计算6） 冷却回路压降计算加热或冷却方案初定查表4-2-6 高密度聚乙烯模温50〜70°C 一般要求设计冷却系统;模温取值偏低值，为38r查表4-2-6 高密度聚乙烯塑料熔料温度150C〜260C 取稍高值，为230C取水温低于模温14C，为24C根据塑件的质量要求，拟控制各条冷却回路的出入口温度为3C。

查表11-5 高密度聚乙烯热变形温度 60〜82 C模具外形 400X400X400 （mm）现拟出具体使用参数如下：熔料温度，C230模温，C38塑件脱模温度，C80注射量，kg/次0.186每小时注射量，，33.48比热，KJ/kg・C2.302潜热，KJ/kg243成型时间，秒/模20每小时成型次数180水温C24平均水温C26计算步骤如下:1.热平衡计算⑴进入模腔的总热量(公式 UT) Q. = nxAiX G = 180 x 600 x 0.186 = 20088 ( KJ/h)Q in——进入模腔的总热量（KJ/h ）每小时注射次数180A ——塑料熔体进入模腔时（t1maX及冷却结束时（11min）塑料热含之差（KJ /kg ）查图4-2-13(公式 11-2) △' = C (t1maX - t1min) + 查图确定 11max=800 ( KJ / kg ) 11min=200 ( KJ / kg )Ai = 800 - 200 = 600 ( kj / kg )⑵模具散热量Q广Qc + Qr + Q（公式11-3）1）对流散发走的热量(公式 11-4) Q =a 1 xFx« —1°)= 6.58x0.88x18 = 104 ( KJ/h )式中：Q C ——对流散发走的热量（KJ/h）以 1 传热系数 a = A Jt — t = 1.55 x ^.''38 — 20 = 6.58（公式11-5）A1=1.55360A1 = 4.1868 x (0.25 +t + 300)2 m模具表面积（m2） t2 一模具平均温度（38C ）查表4-2-6‘0 一室温 20 (°C)F = F '+ F "T =0.4X0.4X4+0.4X2X0.3=0.88（公式11-6）F '为模具四侧面积，F ''为模具对合面积；0''-G +0' ） 20 —14 … 为开模率匚= 0 = -20 = 0.3(公式11-7)。

注射时间2秒，查表4-2-5, ° '制件冷却时间12秒，0 ''注射周期20秒当 0