วิธีเลือกและจับคู่เครื่องทำความเย็นสำหรับเครื่องฉีดขึ้นรูปของคุณ?

ในความเป็นจริง แม่พิมพ์นั้นโดยพื้นฐานแล้วคือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากพลาสติกหลอมเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์ แล้วไปยังสารหล่อเย็นที่ไหลเวียนอย่างต่อเนื่อง ซึ่งโดยทั่วไปคือน้ำแข็ง มีเพียงส่วนน้อยของความร้อนเท่านั้นที่ถูกปล่อยออกสู่อากาศหรือแผ่นแม่พิมพ์ของเครื่องฉีดขึ้นรูป ที่จริงแล้ว ขั้นตอนการระบายความร้อนมีบทบาทสำคัญในกระบวนการขึ้นรูปพลาสติก เนื่องจากคุณสมบัติโดยธรรมชาติของพลาสติกและความต้องการผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีคุณภาพสูง ขั้นตอนนี้มักกินเวลามากถึง 801 กิโลจูล (TP3T) ของเวลาทั้งหมดในวงจรการผลิต ดังนั้น การลดเวลาการระบายความร้อนจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง.

ตัวอย่างเช่น วงจรการขึ้นรูปแม่พิมพ์โดยทั่วไปใช้เวลาประมาณ 20 วินาที การใช้น้ำเย็นจัดที่ผลิตจากเครื่องทำความเย็นแทนน้ำจากหอระบายความร้อน สามารถลดเวลาการทำความเย็นลงเหลือ 16 วินาที แม้ว่าต้นทุนเริ่มต้นในการติดตั้งเครื่องทำความเย็นจะสูงกว่า แต่สามารถเพิ่มผลผลิตได้ถึง 201,000 ตัน ในระยะยาว สามารถสร้างผลกำไรได้อย่างมากจากการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต.

ทีนี้ เราจะเลือกพลังงานของน้ำแข็งได้อย่างไร? อย่างที่กล่าวไว้ข้างต้น มันขึ้นอยู่กับความจุความร้อนจำเพาะของวัสดุขึ้นรูป อุณหภูมิระหว่างการหลอมพลาสติก น้ำหนักของวัสดุ และอุณหภูมิระหว่างการถอดออกจากแม่พิมพ์.

สำหรับการระบายความร้อนแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกทั่วไป ความดันของน้ำเย็นจัดมักจะเลือกให้อยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 0.2 MPa ซึ่งเพียงพอต่อความต้องการ เครื่องทำความเย็นแบบไมโครคอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพสามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้ แน่นอนว่า หากความดันของน้ำเย็นจัดเกิน 0.2 (MPa) จะต้องติดตั้งปั๊มน้ำที่สามารถตอบสนองความต้องการการจ่ายน้ำของระบบได้ ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ:

สูตรคำนวณพลังงานที่จำเป็นสำหรับน้ำแข็งในการหล่อขึ้นรูปคือ q = w × c × t × s.

ในสูตร:

• q แทนพลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำน้ำแข็งในหน่วยกิโลแคลอรีต่อชั่วโมง.
• w หมายถึงน้ำหนักของวัสดุพลาสติกในหน่วยกิโลกรัมต่อชั่วโมง.
• c แทนค่าความร้อนจำเพาะของวัสดุพลาสติกในหน่วย kcal/kg℃.
• t หมายถึงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวของพลาสติกและอุณหภูมิขณะถอดออกจากแม่พิมพ์ในหน่วยองศาเซลเซียส.
• s คือค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัย โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 1.35 ถึง 2.0 เมื่อใช้กับเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียว มักจะเลือกค่าที่น้อยกว่า แต่เมื่อใช้กับเครื่องทำความเย็นเครื่องเดียวกับแม่พิมพ์หลายชิ้น จะเลือกค่าที่มากกว่า ตัวอย่างเช่น หากเลือกใช้เครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ควรเลือกค่า s ให้มีค่ามากพอสมควร.

ตัวอย่างเช่น แม่พิมพ์ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ PP โดยมีอัตราการผลิตประมาณ 50 กิโลกรัมต่อชั่วโมง ต้องการกำลังการทำความเย็นเท่าใด และควรใช้เครื่องทำความเย็นขนาดใดจึงจะเหมาะสม?

โดยใช้สูตร: q = 50 × 0.48 × 200 × 1.35 = 6480 (กิโลแคลอรี/ชั่วโมง) ดังนั้น กำลังการทำความเย็นที่ต้องการคือ 6480 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง เครื่องทำความเย็น SIC-3W หรือ SIC-3A จะเหมาะสมสำหรับการให้ความสามารถในการทำความเย็นนี้.

ในขั้นตอนการคัดเลือกเครื่องทำความเย็นจริงนั้น มักเป็นเรื่องยากที่จะได้รับข้อมูลที่ครบถ้วน จากประสบการณ์ t = 200°C ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยที่ได้จากสถิติหลายปีสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันทั่วไปหลายชนิด.

หากแม่พิมพ์มีระบบฮอตรันเนอร์ พลังงานจากระบบฮอตรันเนอร์ควรนำมาคำนวณรวมในความสามารถในการระบายความร้อนด้วย โดยทั่วไป พลังงานของระบบฮอตรันเนอร์จะวัดเป็นกิโลวัตต์ ดังนั้นจึงควรแปลงเป็นกิโลแคลอรีต่อชั่วโมง 1 กิโลวัตต์ = 860 กิโลแคลอรีต่อชั่วโมง.

หากโรงงานมีแหล่งน้ำที่เพียงพอ มีอุณหภูมิต่ำ และต้นทุนต่ำ ก็อาจไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องทำความเย็น อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ววิธีนี้ไม่สามารถทำได้จริง เว้นแต่โรงงานจะตั้งอยู่ใกล้ทะเลสาบขนาดใหญ่ที่มีอุณหภูมิน้ำค่อนข้างต่ำ อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้น้ำจากบ่อบาดาลในเมืองเพื่อให้ได้อุณหภูมิและอัตราการไหลตามที่ต้องการ แต่วิธีนี้มักมีต้นทุนสูง แม้ว่าวิธีนี้อาจเป็นไปได้สำหรับโรงงานทดลอง แต่ก็ไม่เหมาะสมสำหรับโรงงานส่วนใหญ่.

ความแตกต่างของอุณหภูมิของน้ำแข็ง

โดยทั่วไป อุณหภูมิของของเหลวหล่อเย็น (น้ำแข็ง) ในแม่พิมพ์พลาสติกจะแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้และรูปทรงของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น สำหรับบีกเกอร์ผนังบางที่ทำจากโพลีสไตรีน แม่พิมพ์ต้องการน้ำแข็งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 0°C ในกรณีอื่นๆ ส่วนใหญ่ แม่พิมพ์ต้องการน้ำแข็งที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 5°C เครื่องทำความเย็นแบบไมโครคอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพสามารถให้น้ำแข็งที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 5°C ได้ ในขณะที่เครื่องทำความเย็นอัจฉริยะควบคุมอุณหภูมิแบบอุณหภูมิต่ำสามารถตอบสนองความต้องการที่ต่ำกว่า 5°C และแม้กระทั่งต่ำกว่า 0°C ได้.

โดยทั่วไปแล้ว ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำเย็นจัดที่ทางเข้าและทางออกของแม่พิมพ์พลาสติกจะถูกกำหนดตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ ในหลายกรณี ความแตกต่างของอุณหภูมิ 3-5°C ถือว่าเหมาะสม แต่บางครั้งอาจต้องการความแตกต่างของอุณหภูมิ 1-2°C ความแตกต่างของอุณหภูมิที่น้อยลงหมายความว่าปริมาณความร้อนที่ถูกกำจัดออกไปจะเท่ากัน ซึ่งต้องใช้ปริมาณการไหลของน้ำเย็นจัดที่มากขึ้น ในขณะที่ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากขึ้นจะต้องการปริมาณการไหลที่น้อยลง ตัวอย่างเช่น หากความแตกต่างของอุณหภูมิ 5°C จะต้องใช้ปริมาณการไหล 60 ลิตร ในขณะที่หากความแตกต่างของอุณหภูมิ 2°C จะต้องใช้ปริมาณการไหล 150 ลิตร.

อัตราการไหลของน้ำแข็ง

อัตราการไหลของน้ำเย็นที่จำเป็นสำหรับแม่พิมพ์พลาสติกนั้นสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณความร้อนที่ต้องการ.

ข้อพิจารณาเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับคุณภาพของน้ำแข็ง

การทำให้น้ำอ่อนลงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในกระบวนการใช้งานเครื่องทำความเย็น ค่า pH ของน้ำก็จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง โดยค่า pH ที่เหมาะสมคือ 7 ค่า pH ที่สูงกว่า 7 อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง หากไม่แก้ไข อาจเกิดตะกรันในคอยล์เย็นและเชื้อรา ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน ในกรณีที่รุนแรง อาจลดประสิทธิภาพการแปลงพลังงานได้ การแก้ไขปัญหาน้ำกระด้างจึงเป็นสิ่งจำเป็น.

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการติดตั้งเครื่องกรองน้ำแบบอิเล็กทรอนิกส์ในระบบ เครื่องกรองน้ำดังกล่าวได้รับการออกแบบโดยใช้หลักการแลกเปลี่ยนไอออน ขึ้นอยู่กับอัตราการไหล สามารถติดตั้งเครื่องกรองน้ำที่มีขนาดแตกต่างกันได้โดยตรงในท่อส่งน้ำหมุนเวียน ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเครื่องกรองน้ำโดยทั่วไปสมเหตุสมผล และอาจพิจารณาเติมสารยับยั้งการเกิดตะกรันลงในระบบหมุนเวียนเป็นระยะๆ ด้วย.

อัตราการไหลและแรงดันของเครื่องทำน้ำแข็ง

สำหรับการระบายความร้อนในงานฉีดขึ้นรูปพลาสติกทั่วไป แรงดันน้ำเย็นจัดในช่วง 0.1 ถึง 0.2 MPa ก็เพียงพอต่อความต้องการแล้ว เครื่องทำความเย็นแบบไมโครคอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพสามารถตอบสนองความต้องการแรงดันนี้ได้ หากความต้องการแรงดันเกิน 0.2 MPa จะต้องมีการวางแผนเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าได้ใช้ปั๊มน้ำที่มีแรงดันที่เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการน้ำของระบบ.

การระบายความร้อนของน้ำมันไฮดรอลิกและส่วนป้อนของกระบอกสูบ

โดยทั่วไป น้ำหล่อเย็นจากหอหล่อเย็นจะถูกนำมาใช้ในการระบายความร้อนน้ำมันไฮดรอลิกและส่วนป้อนของกระบอกสูบ วิธีนี้ไม่เพียงแต่เป็นวิธีที่ดีที่สุดเท่านั้น แต่ยังประหยัดต้นทุนอีกด้วย เว้นแต่จะมีข้อกำหนดด้านอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง น้ำแข็งก็สามารถใช้ในการระบายความร้อนได้เช่นกัน.

ฉนวนกันความร้อนมีความจำเป็นสำหรับท่อส่งน้ำแข็ง เพราะฉนวนไม่เพียงแต่ป้องกันการสูญเสียประสิทธิภาพการทำความเย็นอย่างมีนัยสำคัญเท่านั้น แต่ยังป้องกันการเกิดหย condensation บนพื้นผิวด้านนอกของท่ออีกด้วย ตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิน้ำแข็งอยู่ที่ 10°C และอุณหภูมิแวดล้อมอยู่ที่ 30°C ท่อโลหะยาว 25 เมตร ที่มีพื้นที่ผิว 25 ตารางเมตร สามารถระบายความร้อนได้ถึง 750 กิโลแคลอรีต่อชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับประสิทธิภาพการทำความเย็นประมาณ 101 ตัน³ ตัน ที่สร้างโดยคอมเพรสเซอร์ 3 แรงม้า และประมาณ 61 ตัน³ ตัน ที่สร้างโดยคอมเพรสเซอร์ 5 แรงม้า.

• วิธีการเลือกและจับคู่เครื่องทำความเย็นกับเครื่องฉีดขึ้นรูปพลาสติกนั้น คุณควรหาเครื่องทำความเย็นที่สามารถให้ความเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลตามที่เครื่องฉีดขึ้นรูปพลาสติกต้องการในขณะที่ทำงานภายใต้อุณหภูมิแวดล้อมปกติ สำหรับกรณีของคุณ คุณระบุว่าอุณหภูมิการควบแน่นของน้ำหล่อเย็นควรต่ำกว่า 35°C สำหรับเครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ หรือต่ำกว่า 43°C สำหรับเครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ
• เครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำขนาด 1 แรงม้า สามารถใช้ร่วมกับเครื่องฉีดขึ้นรูปพลาสติกที่มีแรงกด 80 ตัน เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 5-10 องศาเซลเซียสได้.
• เครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำขนาด 1 แรงม้า สามารถใช้งานร่วมกับเครื่องฉีดขึ้นรูปที่มีแรงกด 100 ตันได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 10-15 องศาเซลเซียส และเครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำขนาด 1 แรงม้า สามารถใช้งานร่วมกับเครื่องฉีดขึ้นรูปที่มีแรงกด 120 ตัน เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 15-20 องศาเซลเซียส (หมายเหตุ: สำหรับเครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ความสามารถในการใช้งานจะมากกว่าเครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ 0.8 เท่า ดังนั้น เครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยอากาศขนาด 1 แรงม้า สามารถใช้งานร่วมกับเครื่องฉีดขึ้นรูปที่มีแรงกด 64 ตัน เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 5-10 องศาเซลเซียส)

1. วิธีที่สอง:

• เครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำขนาด 1 แรงม้า สามารถใช้ร่วมกับเครื่องฉีดขึ้นรูปพลาสติกที่มีน้ำหนักต่อครั้ง 10 QZ เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ภายในช่วง 5-10 องศาเซลเซียส หมายเหตุ: 1 QZ เท่ากับวัสดุ 28.5 กรัม สูตรข้างต้นเป็นเพียงข้อมูลอ้างอิง คุณควรพิจารณาสถานการณ์จริงและเลือกเครื่องทำความเย็นที่เหมาะสมตามนั้น.

1. การจับคู่ระหว่างเครื่องทำความเย็นและหอระบายความร้อน:

จากประสบการณ์ที่ผ่านมา เครื่องทำความเย็นขนาด 1 แรงม้า โดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องใช้หอระบายความร้อนขนาด 1.2 ตัน เพื่อระบายความร้อนที่เกิดจากเครื่องทำความเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ.