模溫機的冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)

1、直接式或開放式冷卻系統(tǒng)      
       這是一種極之流行的系統(tǒng)，其基本的組成配件有電水泵和浸沒式電熱器。電水泵負(fù)責(zé)把水運行于模具的冷卻管道。水溫不斷被測量著，若溫度達(dá)到設(shè)定值時，電熱器便關(guān)上。若水溫繼續(xù)升高稍為超過某一設(shè)點時，電磁閥被打開使部份熱水排走，所損失的水量由較凍的自來水補充。      
      這系統(tǒng)之所以普遍被采用是因為它有著設(shè)計簡單和制造成本低廉（與間接式系統(tǒng)比較）的好處，可是系統(tǒng)需要為斷補充新的自來水，這表示更多熔解了的化學(xué)物質(zhì)亦一并被加進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)，使冷卻管道的沉積問題加速惡化。為了減少冷卻水溫的升降幅度，電熱水器的電源控制和水溫測量的準(zhǔn)確度都必須很好，使水溫控制在所需的范圍內(nèi)，有些系統(tǒng)更可調(diào)節(jié)水溫以適應(yīng)模具的溫度。      

2、間接式冷卻系統(tǒng)      
      間接式冷卻系統(tǒng)可以應(yīng)用于模具溫度低過或高過一般冷卻水的溫度。被冷卻液帶來的熱量經(jīng)由熱交換系統(tǒng)散去。      
      系統(tǒng)利用高壓原理使水溫可以超過其大氣壓力下的沸點，并有重型的浸沒式電熱器提供快速的升溫，負(fù)責(zé)把熱能散去的裝置是設(shè)有較大熱交換面積的線圖式熱交換器，并有電磁閥控制散熱的過程。加熱或散熱的準(zhǔn)確切換則由一比例控制形式的儀器控制著。      
      若運行于系統(tǒng)和模具的液體是屬于水性的，其最高的溫度可達(dá)140℃/284F°。 但是溫度超過120℃/248F°的情況下為應(yīng)使 用 水 性 的系統(tǒng)，因為喉管可能發(fā)生爆裂，造成很大的危險。對于溫度超過120℃/248F°的需求，我們可用油性的循環(huán)式系統(tǒng)（也可以使用電熱器棒作輔助途）。      
      模具在生產(chǎn)時也常常需要利用冰水作冷卻用途以改造生產(chǎn)力或是彌補模具設(shè)計的不足，所采用的冷凍機都設(shè)有制冷單元把經(jīng)過熱交換器的冷卻液降溫。熱交換器有著很多線圖狀的管路，管內(nèi)循環(huán)著高壓的冷凍液體，模具冷卻液則不斷流過管路外面把熱量輸送給冷凍液并使其氣化，氣化了的冷凍液其后再被壓縮及冷卻還原成液體，熱交換過程得以不斷地進(jìn)行。現(xiàn)時人們對冷凍機所排出的熱能的應(yīng)用機會發(fā)生了濃厚的興趣，它們可能在不久的將來負(fù)責(zé)提供房間溫暖的環(huán)境。      
        使用冷凍機時常可遇到以下的問題，冷凍機的設(shè)定溫度不能太低，原因是型腔表面發(fā)生了冷凝現(xiàn)象（布滿了水珠）。這現(xiàn)象可能在正常模具開啟和頂出時發(fā)生，亦可能發(fā) 生于短暫的生產(chǎn)停頓，解決的辦法是把模腔周圍的空間占滿了熱空氣，例如使用熱風(fēng)機向著模腔處噴射熱空氣。這辦法在濕熱的夏天很是有效，以某一例子來說，可以把生產(chǎn)周期從30秒降至23秒。若冷凝現(xiàn)象引致模具生銹，可以把模具表面進(jìn)行鍍鎳處理或是使用其他材料制造模具，例如不銹鋼或鍍銅。      
      生產(chǎn)薄壁注件時常常需要使用冷凍機以縮短生產(chǎn)周期，以 重7.5克 的 聚苯乙烯(PS)薄杯為例（自動飲品售賣機的壞子）一套單腔模具的生產(chǎn)速度可以快至一分鐘五十次模數(shù)。      
 

3、冷卻液的選擇      
      適宜熱塑性件的模具生產(chǎn)溫度的一般范圍是20－80℃ (68－176F°)，所以大都是使用處理過的水作為冷卻液，我們需要注意一點，冷卻液的溫度和模具的溫度可能差別很大，例如40℃/100F°。對于加壓形式的冷卻管路來說，若系統(tǒng)是水性的，其最高溫度是140℃/284F°：若系統(tǒng)是油性的，則其最高溫度是350℃/662F°。采用冷凍系統(tǒng)時其溫度當(dāng)然可以很低。若溫度是低于10℃/50F°的，則冷卻液必須是水/醇（防凝劑）的混合液。        
      有些注塑公司直接使用自來水進(jìn)行模具冷卻。控制模溫的手段是在客路加上節(jié)流閥以控制自來水的供應(yīng)量，這方法的冷卻效果是最差的，模具的溫度將是極不穩(wěn)定和均勻。欲想模具保持在正確的溫度見，冷卻液流量和流速必需正確，并且管路出入口的冷卻液溫差亦不可太大（不能超過4℃／7 F°），否則模具將會出現(xiàn)特別熱的部份，模溫便不能保持在所需均勻的溫度了。       
      模具管路內(nèi)冷卻液的流速必須達(dá)至紊流的狀態(tài)，因為紊流的產(chǎn)生可以提高散熱率。假設(shè)冷卻液流過模具后的溫升是  6℃/11°F，則每公升(1)水可以帶走6kcal , (252kJ)的熱量。      
      對于水性的冷卻液，紊流的產(chǎn)生和雷諾數(shù)（REYNOLDS      
NUMBER  R）有關(guān)，此數(shù)必須超過3,500，才可以產(chǎn)生紊流      
的狀態(tài)，以下是雷諾數(shù)的公式：      
       R=upd/n      
      這里u=流速(m/s)      
      p=液體密度(kg/m3)      
      d=管道直徑(m)      
     n=液體的黏度系數(shù)      
     倘 若 管 道 的 直 徑 是 10mm/0.394in，則水的流速必須是450mm/s(1.5ft/s)。我們 可 以 發(fā)覺使用水/甘醇混合液的冷卻系統(tǒng)很難產(chǎn)生紊流的狀態(tài)。這是由于不同比例的混合液有著不同和黏度，并且其黏度數(shù)值隨著不同溫度而變化。為了減少冷卻液結(jié)冰的危險，我們需要增加甘醇的份量，結(jié)果是增加了冷卻液的黏度，流動狀態(tài)已不是紊流，而是層流，使散熱能力降低了。      
      生產(chǎn)效率高的模具并不是必須采用甘醇混合液的冷凍系統(tǒng)。祗要模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計完善，水性冷卻液的流量足夠，一套20℃/68°F 溫度的設(shè)計優(yōu)良的模具在生產(chǎn)上常可媲美5℃/9°F溫度的設(shè)計＊妥的模具。我們應(yīng)盡量避免低溫冷卻液 (甘醇) 的使用，正確的設(shè)計習(xí)慣是先考慮采用普通水性的冷卻系統(tǒng)，用加大流量的方法以獲得所需的冷卻效果，若然不能滿足要求才考慮選用冷凍機的冷卻

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