新聞動態

當前位置: 首頁 > 新聞動態
如何提高模溫機的傳熱效率
作者:

壓鑄過程中,為了保障產品質量和模具壽命,模具溫度必須適當控制。模具在生產前需要預熱,以減少開機的廢品和模具過早龜裂;生產過程需要把模具溫度保持在180-280°C,以保障產品質量;因此熱油模溫機受到廣泛使用。特別對大型汽車壓鑄件和薄壁件的生產,是必不可少的周邊設備。

在壓鑄模具的加熱過程里,循環系統中的導熱油被熱源(模溫機的加熱器)加熱,熱油透過強制對流把熱量傳遞至模具內部管道,模具鋼再把熱傳導至模具表面。在冷卻過程里,熱源(進入模具的鋁液)從模具表面把熱傳遞至冷卻管道表面,管道內的油透過對流方式把熱傳遞至模溫機冷卻器,利用水冷把熱量帶走。整個過程牽涉模溫機的熱交換,油的熱傳遞,還有模具的熱傳導。

由于模溫機耗電量大,一臺2500T壓鑄生產線或需要200千瓦以上的模溫機加熱功率,這對生產車間的電容負荷是很大的需求。因此選擇高效的模溫機對提高生產效率和節省能耗有很大的意義。同時,要提高整個過程的熱傳遞效率,模溫機的設計和使用,導熱油的性能,模具管道的設計都至關重要。本文將扼要介紹這些因素對熱傳遞的影響,并如何達至很佳的效果。

熱傳遞的基礎知識

熱傳遞通過三種分式進行:熱傳導(conduction)、熱輻射(radiation)和熱對流(convection)。在導熱油循環系統里,熱對流是主要的傳熱方式。熱傳遞的基本公式如下:傳遞熱量=熱交換面積×熱交換系數×固體表面和周圍流體的溫差熱交換系數和流體的流動速度呈線性關系。要從強制對流過程,達到有效的熱傳遞,導熱油需要在紊流狀態。導熱油能否在模溫機發熱管表面產生紊流,對導熱油的傳熱效率很重要,模溫機加熱系統的設計對此影響很大。如果是在模具管徑內的流動,速度很少需要在2-3m/s以上,來產生理想的紊流。以2m/s的流速計算,假設油管直徑為10毫米,流量應在9.4升/分鐘以上。如果管徑為12毫米,流量需達到13.6升/分鐘。

除了流量和管徑外,熱交換系數也和導熱油的溫度、密度、粘度、導熱性和比熱有關。在特定的使用溫度下,不同導熱油的熱交換效率可以相差30%。

模溫機的設計

熱油模溫機主要由泵、加熱器、冷卻器、管道、擴展油缸組成。模溫機的加熱器是模具預熱的主要熱源。要把熱量迅速帶到模具,首先模溫機加熱器要把熱量快速傳給導熱油。這需要能提供大流量的高壓泵。在模溫機的加熱過程中,熱量從加熱器傳到循環流動的導熱油。一般模溫機的加熱設計,是由管狀加熱器直接加熱流過的油,熱交換面積即是加熱管表面。至于熱交換系數,即要看整個加熱管表面導熱油的流動效果,是否能產生紊流效果,加熱區有沒有流動盲區。

如果用加熱管直接把油加熱,表面積受到很大局限。特別是大模具的預熱,客戶需要提高預熱的加熱功率。如果只是用Y-Δ三角星形接線變換來提高功率,或者多放幾根發熱管放在一起,只是增加了加熱量,但熱交換面積沒有改變(或很少)。等于用大量柴枝來燒個小鍋,效益不高。

模溫機使用非直接加熱方式。管式加熱器鑄入鋁體,鋁體的表面加工成螺紋狀,加熱的鋁體再傳熱給表面的導熱油。這樣的設計和管式直接加熱比較,鋁鑄體和導熱油的接觸面積會大很多。而且加熱器是模塊化設計,每個的加熱功率為10千瓦,加大發熱功率同時成倍增加熱交換面積,充份發揮大功率的效益。

另一設計特點,是在加熱器的表面螺紋加工。除了提高接觸面積外,更重要是規劃了導熱油的流動路徑,油在加熱器表面的流動速度更高,保障了熱交換效率。

模溫機加熱部分必須有良好的隔熱效果,才能降低熱流失。使用定制的陶瓷纖維塊,相對于只用纖維氈包裹的加熱器,整體隔熱性更好,而且更耐用,加熱器保養后也無需更換隔熱纖維。

導熱油性能

導熱油大致分兩類:礦物油和合成油。礦物油是直鏈式碳氫化合物,碳素間會因受熱或氧化而斷裂,容易造成劣質化。礦物油適合用于250°C以下的使用溫度。合成油是苯的衍生物,熱穩定性很高,不容易分解。適合用于250°C以上的油使用溫度。選用導熱油很重要是了解它的使用溫度范圍,和很高膜層溫度(filmtemperature)。如果是寒冷地區,還要留意很低的流動溫度。使用溫度是指油的平均溫度,即測量所得的溫度,而膜層溫度是指和熱源接觸的溫度,很難測量。在正常情況-即高流動速度下,使用溫度比膜層溫度低10-30C。如果表層流動速度越低,膜層溫度和使用溫度差別越高。合成油價格比礦物油貴,但不容易劣質化,使用壽命較長。因此,如果生產情況需要較高的油溫,如薄壁件,很好選用合成油。

導熱油的膜層溫度是評估熱裂變的重要考慮。由于大部分的熱裂變發生在加熱器表面,如果油的使用溫度不變,而油的流量降低,膜層溫度即偏高,油容易劣化。因此,油在加熱器表面的流動速度對油的壽命影響很大。

導熱油會隨著使用時間而劣質化。劣化的速度與模溫機設計和使用程序、操作溫度、油的質量等有很大關系。導熱油劣化有三個主要原因:熱裂變(thermalcracking)、氧化(oxidation)和受污染(contamination)。導熱油溫度過高會產生熱裂變;當油被加熱至沸點,會產生高分子,高分子會聚合為泥渣狀,高分子又分解成低分子和焦炭。低分子的沸點低,很快氧化。油泥和焦炭提高了油的粘度和密度,而且還會粘附在加熱器、模具管壁或角落上。劣化油的粘度高了令流動速度降低,不利傳熱效率。積聚在加熱器和管道表面的粘附物,傳熱性比金屬差很多,變成隔離層,不單大幅降低傳熱效率,更會持續啟動加熱,令熱裂變惡化。因此導熱油的純潔度和熱穩定性非常重要。

相關閱讀
/ recommend
亚洲大尺度无码无码专区,国产一区二区三区小说,久久久久久a亚洲欧洲AV,18禁美女裸体无遮挡的网站久久