技術文檔

進行紅外線電熱圈改造對于注塑車間 環境溫度及中央空調工況的改善


進行紅外線電熱圈改造對于注塑車間

環境溫度及中央空調工況改善情況的分析


我司所有技術文檔均為原創,引用轉載請注明出處


引言

目前,紅外線電熱圈(納米紅外節能電熱圈)產品經過多年的發展,已經得到市場的廣泛認可及接受,成為塑機電熱節能改善的主流產品。除了配套塑機生產廠家之外,改造市場也是一片火熱。市場的火熱帶動了更多的廠家及服務商進入該市場,這也就造成了紅外電熱產品及節能改善服務的質量良莠不齊現象。

目前大部分紅外節能電熱圈的生產廠家及服務商在為客戶進行改造前的售前數據采集及技術評估的時候,并無法給出具有專業性并且準確的效果評估報告,大體是以一個最低承諾值帶過。這主要是對納米紅外電熱圈的專業知識掌握不夠充分和研究不夠透徹所致,在此VIC偉川智造科技結合專業的理論分析以及以往多年的經驗數據總結,為大家分享紅外節能電熱圈的節能率組成及電熱節能改善效果的評估計算方法。


一、        紅外線電熱圈介紹

加熱圈是塑料機械的加熱與冷卻系統的一個組成部分,是保障塑料始終穩定在其加工工藝要求的溫度范圍內的一個必須的部件。目前注塑機上配備的加熱圈較為常見的有傳統的帶狀電阻加熱器、鑄鋁(鑄銅)加熱器、陶瓷加熱器;以及后續發展起來的感應加熱器和遠紅外線電熱器。

image.png

1.1 VIC紅外線電熱圈的三維模型圖

紅外線電熱圈最初是以提高受熱均勻性和突破傳統電熱圈的功率密度極限為目的而研發出來的產品,目前是一款市場上較為流行的節能型的電熱圈,采用純電阻作為發熱熱源,但得益于新材料和涂層的應用,以及合理的結構設計,使得紅外線電熱圈相比于傳統的陶瓷、不銹鋼、鑄鋁、鑄銅等各種形式的電熱圈,有很好的節能降耗效果。

紅外線電熱圈采用了優質的電熱合金作為輻射熱源,使用特質的石英管作為輻射基體,結合提高發射率的涂層,得到更高的電熱轉換效率;

同時,紅外節能電熱圈改變了傳統電熱圈通過接觸式熱傳導傳遞熱量的方式,采用熱輻射的方式向機筒傳遞熱量,不需要傳遞介質;而通過選用合適的低輻射吸收率的材料和涂層作為內腔輻射反射板,使得幾乎所有的熱源輻射能量都集中在機筒中,被機筒中的塑膠吸收有效率用于熔融塑化;

紅外線電熱圈還使用了目前隔熱材料中熱導率最低的氣凝膠作為隔熱層,密閉的內腔環境減少了空氣對流傳熱的比例,進一步減少機筒的熱量往外部空間擴散;

基于以上三點,紅外線電熱圈可以達到相比于傳統電熱圈30%以上的節電率。一般的工況下,使用VIC紅外節能電熱圈技術對普通的電熱圈進行改造,更換后相比于普通電熱圈而言,節能率可以達到40%-60%的水平。

二、        紅外線電熱圈對于車間環境溫度的改善

(一)    注塑機料筒加熱系統的傳熱模型

1、傳統電熱圈加防護罩的傳熱模型

由于傳統的注塑機的加熱系統大部分為敞開式的,雖然料筒的外部大部分配有安全防護罩避免操作人員直接觸碰到電熱圈的外壁,但是防護罩并無法有效的隔絕料筒壁及傳統電熱圈外壁對空氣的自然傳熱;可想而知,這少則兩百高則三百的成型溫度,不間斷的向空氣傳遞熱量,這邊是導致注塑車間內的環境溫度居高不下的原因之一。

以下圖2.12.2為例,傳統的注塑機加熱系統的傳熱模型,因為只是分析電熱系統對于外部環境的影響,我們將普通電熱圈和料筒看為一個整體,進行簡化的分析。料筒和加熱圈的外表面主要以對流散熱和輻射的方式向外傳遞熱量,對流散熱直接導致周圍環境溫度的溫升,輻射則將熱量傳遞給附近周邊的包括人員在內的各種實體物質。

image.png

2.1.注塑機料筒及傳統電熱圈對外傳遞熱量的方式1

由于直接對外敞開的料筒及電熱圈表面溫度少則200多則300度,是存在極大的安全隱患的,所以國家對于可接觸面的表面溫度做了嚴格的要求,塑料機械的加熱系統外部一般配備有安全防護罩,避免操作人員或其他物品直接接觸到高溫導致事故的發生。較為普遍的安全防護罩由一層或者兩層金屬材料制成,由螺柱托起,離開料筒和電熱圈一定的距離。其傳熱模型見圖2.2。

image.png

2.2.注塑機料筒及傳統電熱圈對外傳遞熱量的方式2

料筒及電熱圈外壁向外傳遞熱量的方式沒有產生變化,依舊是對流散熱及輻射,對流散熱一部分持續不斷的加熱防護罩與電熱圈間的空氣,一部分直接傳遞到外部空氣中;防護罩吸收了電熱圈及料筒外表面的輻射而來的熱量,以及內部空氣通過對流傳遞而來的熱量而升高溫度,之后再向外部空間傳遞熱量。

相對老舊的機型大多采用單層的安全防護罩,往往距離料筒和電熱圈的距離相對較近,所以接受到的輻射熱量比較多,其往周圍空氣中的散熱速度慢于吸熱速度,所以其表面溫度往往也會達到80甚至100度以上。近年來的大部分新機型以海天天隆二代機為例,采用了雙層的防護罩,而且距離料筒和加熱圈較為遠,使其可以來得及向周圍空間散熱,所以表面溫度可以降到70度以下。

但是無論是何種方式的安全防護罩,它都只是一個通過二級吸放熱來降低接觸溫度從而起到安全防護的作用,并不能有效的避免注塑機加熱系統向外部車間環境的熱量傳遞。

2、紅外線電熱圈的傳熱模型

image.png

2.3.VIC偉川納米紅外節能電熱圈的對外傳遞熱量的方式

采用了VICHUN紅外節能電熱圈的注塑機加熱系統對外傳遞熱量的方式并沒有太大的異同,依舊通過是對流散熱及輻射的方式來傳遞熱量。但是由于料筒的大部分外壁被紅外線電熱圈包裹,不再直接裸露,而紅外線電熱圈的內部基本是一個密閉的空腔,對流空氣難以冒出;也就是說,改造了VIC紅外節能電熱圈的部分,只有紅外線電熱圈的外表面在與周邊的空氣進行熱量交換。而我們知道,正常工況下,紅外節能電熱圈的外表面溫度是較低的,一般在4060度甚至是室溫常溫,所以它能夠大大的降低傳統的敞開式加熱系統中,節能電熱圈及料筒外壁向外部空氣浪費的熱量。

(二)    注塑機料筒電熱圈加熱系統散熱量的計算

1、注塑機料筒電熱圈加熱系統向車間傳熱示例

以某品牌1400噸的注塑機為例來評估一下其在工作狀態下每天往配備了中央空調的車間中傳遞了多少多余的熱量。我們先設定一個工況,將需要用到的參數填入下表:

平均工藝溫度

車間溫度

料筒直徑

料筒長度

其他

250

30

0.275

1.8

無對流風

無其他受熱體

我們以注塑機料筒周邊不存在對流的風來進行運算,即套用自然散熱的公式:

image.png

其中:q為單位時間內傳遞的熱量;

λ為對流系數,由以下公式取得λ=2.51*C(△t/L)^0.25;

C為形狀選擇系數;△t為溫差;L為模型的標稱長度。

料筒可看做一個水平放置的圓柱體,所以C0.56,L為圓柱體的直徑,也就是料筒的直徑,可以計算出對流系數:

image.png

那么在不考慮風等其他擾動因素的情況下,料筒的外表面單位時間內向周邊空氣傳遞的熱量為:

image.png

也就是說,在配備了中央空調,車間室內溫度設定為30度,并且不存在風的情況下,每臺平均成型溫度為250度的1400噸的注塑機的料筒每小時會向車間空氣中傳遞相當于2.55度電的熱量,每天浪費約60度電,每年則是接近2萬度電的直接浪費,而這還不包括中央空調將這些余熱搬運出車間的耗能。即使是一級能效比的中央空調的話,每年也需要為此付出至少5000度電的費用。

改造了納米紅外節能電熱圈的工況又會如何,我們簡單就對周圍空間的散熱做一個對比。將工況填入下表:

平均工藝溫度

電熱圈表面溫度

車間溫度

電熱圈外徑

料筒長度

其他

250

48

30

0.435

1.8

無對流風

無其他受熱體

對流系數:

image.png

偉川紅外線電熱圈外表面單位時間內向周邊空氣傳遞的熱量為:

image.png

由以上數據可以看出,采用紅外線電熱圈的加熱系統對于傳統的注塑機的電熱圈而言,向車間排放余熱的能力下降了90%以上,對車間的環境,以及對中央空調的工況和能耗,都可以起到不小的改善作用。

2、注塑機料筒電熱圈加熱系統向車間傳熱規律

我們將電熱圈系統對空間傳遞熱量的公式進行合并如下:

image.png

其中,L為料筒的長度。

可以看出,注塑機料筒的電熱圈加熱系統單位時間內對周邊空氣傳遞的熱量q是一個與料筒直徑d、料筒長度L、設定溫度與環境溫度溫差成正相關的函數,換句話說,料筒直徑、料筒長度、以及設定溫度越高,中央空調設定的溫度越低,那么,單位時間內電熱系統往周邊空氣中傳遞的熱量也就會越多。

對于特定的機臺,料筒的長度、外徑以及電熱圈的外徑為固定值,假設周圍空氣的溫度相對固定,便可以制定出單位時間內浪費的余熱與注塑機的電熱設定溫度之間的關系曲線,采用上例的參數,可以得出以下曲線:

image.png

2.4 注塑機料筒電熱系統對周圍空間散熱與設定溫度的關系圖

(三)    減少的余熱損失占紅外線電熱圈節能量的比重

使用紅外線電熱圈單位時間內相對于普通電熱圈的能耗降低量,通過電量分析儀或者有功電表就可以實際的測量得到的,但是在實際應用中,使用紅外線電熱圈相對于普通電熱圈對塑料車間的環境改善效果,在此之前,我們并沒有明確的經驗值可以參考。

為了更進一步的了解我們需要進行下一步的理論推算,計算出余熱損失在整個節能量中所占的比重,從而可以通過測量紅外線電熱圈相對于普通電熱圈的能耗節省量來評估其對周邊環境溫度的影響。

1、理論計算

由于塑料機械料筒的電熱圈配備的功率跟料筒的外表面積是直接相關的,電熱圈的功率可以用以下公式表示:

image.png

其中,A為功率密度常數,為了與余熱單位量綱一致,此處單位為W/(m)^2;普通云母式電熱圈常取1.83.5 W/(cm)^2,紅外線電熱圈可以將功率密度做到10 W/(cm)^2以上;

由于無需介質便可傳遞熱量,以及更高的傳熱溫差等一系列的因素,使得整體紅外線電熱圈相對普通電熱圈而言整體熱效率有了一定量的提升,由于效率的提升而創造的降耗值,使用qw表示:

image.png

其中,η 紅外線電熱圈相對于普通電熱圈的熱效率提升值,與紅外線電熱圈以及普通電熱圈的具體結構及選材直接相關,同時是一個與電熱圈負載率正相關的值;

B用于表示電熱圈的工作負荷的百分比。

將熱效率提升所節省的電量與減少余熱浪費所減少的電量相除,可以得到減少的余熱損失占紅外線電熱圈節能量的比重。

image.png

從公式中看出,當電熱系統的負載率越高,通過熱效率提升所節省的電量比重就越高,而隨著料筒直徑的增大,以及注塑溫度的升高,減少余熱浪費所貢獻的比率就越高。在現實中,由于塑料成型機械的料筒的直徑大部分處在60mm500mm之間,隨著料筒直徑的增大,減少的余熱損失占紅外線電熱圈節能量的比重會有所提升,但是幅度很小。

2、實際取值曲線圖

結合實際工作中取得的大量經驗數據,我們可以對上述公式①中的常數進行取值和曲線繪制,從而可以得出一個用于指導實際工作中評估的近似圖表。

image.png

2.5 云母式電熱圈改造VIC紅外節能電熱圈后減少的余熱損失占總節能率的百分比曲線圖

三、 VIC紅外線電熱圈的節能改善效果計算

在測量了塑機的機筒尺寸,以及采集了機筒外表溫度(或設定溫度)之后,我們便可以通過本文第二點中提到的公式,計算出云母式電熱圈改造VIC紅外節能電熱圈后減少的余熱損失;

再通過上面的曲線圖表,結合現場注塑機設備電熱系統的工藝情況(負載情況),取得VIC偉川紅外節能電熱圈改造之后為車間減少的熱量損失占總節電量的百分比,從而計算出進行紅外節能加熱圈改造之后的實際節電率。



客戶的口碑是對VIC偉川科技最高的褒獎

VIC偉川智造科技——塑機節能改善行業

全過程定制服務倡導者

image.png

——

塑機電熱圈超溫了怎么辦?

歡迎咨詢VIC偉川智造科技

任何關于注塑機節能電熱圈的疑問,VIC偉川科技“全過程定制服務”倡導者上門為您解答

|塑機電熱圈|紅外節能電熱圈|納米紅外電熱圈|仿形電熱圈|廣州VIC節能電熱圈|節能加熱棒|干燥機節能加熱棒|

|高密度電熱|安全快速換模系統|MES系統|自動化集成系統|高透明高抗沖PMMA|高透明高韌性PMMA|改性塑料咨詢|

VIC-廣州偉川智造科技有限公司座落于華南理工大學聚合物新型成型裝備國家工程研究中心4樓,是華南理工大學國家工程研究中心的深度合作伙伴,雙方共同推進塑機節能改善技術及塑料制品產品、塑料原料的升級改善事業。vicgz.com


廣州偉川環??萍加邢薰?019年正式更名為廣州偉川智造科技有限公司。

廣州偉川智造科技有限公司官方網站改版上線。

原官網:www.vichun.com

移至新官網:www.unitedmultistyle.com


聯系方式

公司:廣州偉川智造科技有限公司

聯系:黃先生

電話:13326465980

手機:18666025980

電郵:contact@vicgz.com

地址:廣東省廣州高新技術開發區科學城神舟路19號華南理工大學聚合物新型成型裝備國家工程研究中心4樓VIC廣州偉川智造科技有限公司

4006051990
網站二維碼Close
the qr code
av老司机_老司机精品视频_老司机67194精品线观看