注塑机等塑料制造机械应如何选配冷水机
冷水机是一种提供恒温、恒流、恒压的冷却设备。常用的冷水机以水为载冷剂,冷却后水温一般在5℃-20℃之间;也有低温冷水机,因为水温接近0℃会结冰,无法实现水循环,所以要选用结冰点比较低的工业酒精等作为载冷剂,载冷剂温度能够控制在零下几十摄氏度,甚至是几百摄氏度。根据冷水机的冷凝方式不同可分为:水冷式冷水机和风冷式冷水机。
水冷式冷水机不带水箱,配合冷却塔使用,冷却效果好,价格相比风冷较便宜,但因配备冷却塔使用,总体上成本高,并且冷却塔安装相对麻烦,占用空间;风冷式冷水机带水箱,密封式一体机独立实现水循环,占地较小,成本相对较低,安装简单,但是制冷效果不及水冷冷水机。客户可根据自身情况选用水冷式或风冷式冷水机。很多生产塑料制品的企业已配备冷却塔,只是在夏季气温较高的时段,冷却塔功能难以满足需求,这种情况就可选配水冷式冷水机比较节约成本,充分利用有限资源。
注塑机、挤塑机等塑料制造设备选配冷水机,其目的是使塑料制造机械成型模具冷却,提高塑料制品表面光洁度,减少塑料制品表面纹痕和内应力,使产品不缩水、不变形,便于塑料制品的脱模,加速产品定型,从而极大地提高塑料制品的质量和生产效率。
注塑机等塑料制造设备的模具就相当于一个换热器,热量由融熔的塑料传入模具,再由模具传入不断循环的冷却介质——冰水中,只有很小一部分进入空气和注塑机的压模板。众所周知,塑料成型的周期,相当大的部分用于冷却,有时可占到塑料成型周期80%以上,因此将冷却时间控制到最小是绝对必要的。
例如:一副模具成型周期一般耍20秒,如将原来冷却水塔的水改用冷水机产生的冰水进行冷却,它可缩短到16秒。尽管最初选择配备冷水机造价要高些,但它可使产量提高20%,在长期的生产中,能取得很大的收益。除了考虑成本外,选配冷水机应考虑一下几点因素:
一、制冷量
它与成型材料的比热容、熔胶时的温度,重量以及制品脱模时的温度有关。模具所需的制冷量之计算公式为:q=w×c×t×s
q为所需冰水能量kcal/h;
w为塑料原料重量kg/h;
c为塑料原料比热kcal/kg℃;
t为熔胶温度与制品脱模时的温度差℃;
s为安全系数(一般取1.35-2.0),当单机匹配时,一般选择小值,而当一台冷水机与多台设备相配时取大值,如选择风冷式冷水机时,s也应适当选很大一点。
二、冰水温差
模具冷却流体(冰水)的温度一般受制于加工材料和制品形状而发生较大变化,如聚苯乙烯薄壁烧杯,模具要求冰水温度在0℃以下;而其它绝大多数情况下,模具所要求的冰水的温度都在5℃以上,微电脑全功能冷水机能提供5℃以上的冰水,低温型智能温控冷水机能满足5℃以下及至0℃以下的要求。模具进出口处冰水的温差往往是根据制品要求来设定的,在许多情况下,温差为3-5℃时是最理想的,但有时也需要温差在1-2℃。温差越小,意味着把同样的热量带出去,需要的冰水流量就越大,反之需要的流量就小。比如:温差为5℃时,流量需要60L,而到温差为2℃时,流量则需要L。
三、冰水流量
一副模具所需的冰水流量直接与模具要带走的热量和冰水进出模具的温差有关。例如:要将kcal/h的热量从模具上带走,若温差为3℃,那么至少需要的流量为:q=÷3÷60=36(L/min)。根据相应的流量需要,选配相应的水泵。
四、冰水水质的义理、水的软化
在使用冷水机的过程中,也是一个不可忽视的问题,就是容易出现腐蚀、结垢的现象。循环水最佳ph值应等于7,大于7的ph值会产生腐蚀现象,如不采取措施,会在蒸发器、模具内生垢,影响冷水机的散热,使其能量的转换效果大大降低。很明显这就要求考虑对硬水的软化。最有效的方法,可在系统中配置一台电子硬水软化器,这样的软化器是以离于交换原理设计制作的。根据流量的不同可配置不同规格的软化器,直接连接在循环水管路中,一般配置有水处理软化器所需费用也不会太高。当然也可定期在循环系统中加入一定比例的除垢剂,定期清理。
五、冰水机流量、压力
一般注塑成型模具冷却,冰水的压力选择0.1～0.2mpa,即可满足要求,当压力要求高于0.2mpa时,需另行规划,以利采用相应压力的水泵以满足系统供水之需要。
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