流道板的热平衡计算

流道板的热平衡计算第一节热流道系统的热平衡

热传递有传导、对流和辐射三种方式1.热传导

固体内部的热传导是由于相邻分子在碰撞时传递振动能的结果。

固体金属的导热能力很强，因内部自由电子转移而发生。热源为流道板和喷嘴的电热功。还有注射生产中周期性输入熔融塑料携带热量。热量主要从承压圈、喷嘴和联接螺钉等，经定模的接触面耗散。因空气的导热系数很小，定模框与流道板之间空气隙起到绝热作用。

1.1.流道板的热传导

主要由流道板上的承压圈和支承垫,及固定螺栓或不加热的主流道杯,传热给注射模的定模固定板,垫块和定模板。减小热传导损失的途径有:减小承压圈和支承垫的接触面积,从而减小热流；采用导热系数较低的材料制造承压圈和支承垫,如不锈钢、钛合金和烧结陶瓷等；用不锈钢制造固定螺栓。

1.2.流道板的热传导的计算式1.3.热传导的导热系数

热流道模具材料的导热系数λ(W/(m·℃))

空气、塑料和陶瓷常作为绝热材料。钢材根据不同的化学成分，有导热系数14~40W/(m·K)。需根据各钢种实际测定。热流道系统零部件不但用各种合金钢制造，还用不锈钢和钛钢阻热，用铍铜导热。

2.热对流

在注塑生产中会遇到流体在流过固体表面时与该表面发生热量交换。从固体壁面到流体介质的热量传递称对流。一方面流道板和喷嘴的壁面向周围的空气传递对流热量。另一方面，定模框又向环境空气传递对流热量。在热流道工程计算中常用的是对前者的简化算法。2.1.流道板的热对流

为了减小流道板的热损失,它与周边模具零件之间空气间隙如下图所示。

减少对流热损失，常用方法有:封闭流道板周边的间隙空间,限制和阻隔空气的流通；流道板的大面积的表面上,或在模具结构件里侧加装绝热板。

2.2.流道板的热对流的计算给热系数aK可以通过传热学理论计算,也可由理论指导下实验测得。如果是周边空气被强迫流动给热系数aK=10～100W/(m2·K)。而空气自然流动aK=5～10W/(m2·K)。曾有试验得到的ak值更小。3.热辐射

任何物体都会不停地以电磁波形式向外界辐射能量。同时又不断吸收外界其他物体的辐射能。当辐射能与吸收能不相等时，就产生这种热量传递方式称热辐射。

一个所谓黑体，是指吸收所有的辐射能。可以假定辐射传递热量与通过的气体、液体和固体等介质无关。右图所示为热流道系统中热量的辐射传递。如热流道板和周围的模板之间发生辐射能量的交换。流道板的保温设计，应让辐射能尽量多的反射回去。避免黑体效应，减少周围的模板吸收辐射能。这就要阻隔热流道系统与周围的模板之间辐射能的传递。3.1.流道板的热辐射计算3.2.减小流道板的热辐射

热辐射交换发生在流道板与定模模架的结构件之间。降低热辐射损失途径:流道板外表面磨削后抛光,保持流道板周边间隙空间的清洁；流道板外表面上安装光亮的大面积铝箔反射片；在流道板的外表面或模架框的里表面上安装大面积绝热板。

3.3.流道板的热对流和热辐射式的合并第二节流道板的功率计算1.流道板加热功率简化计算2.流道板加热功率简便计算流道板加热和热损失详细计算

《热流道系统加热功率计算》CHPH程序

1.流道板加热功率简化计算流道板加热功率简化计算

η0

——流道板加热效率系数

2.流道板加热功率简便计算

第一项是流道板升温的加热功率，ΔT——所需升高的温度，第二项是流道板热辐射和热对流的功率损失，第三项是各支承物的总传导热损失，ΔT′——热流道板与定模边各板的温差

3.流道板加热和热损失详细计算详细算法对流道板的加热功率、热传导、热对流及热辐射进行详细计算。需要计算流道板的体积和表面积。应熟悉流道系统的热传导、热对流和热辐射的绝热设计。了解封闭式热流道的结构设计。要输入流道板的支承物的几何和物理参量，此方法是较完整的热流道传热系统的工程计算。实例

热流道系统有流道板外形80×500×46mm,又有三个承压圈和支承垫外径25mm,内孔14mm,厚5mm。要求流道板的最高工作温度360℃；注射模的温度100℃。计算加热功率。

1-主流道杯2—过滤网套3—支承垫4—定位销5—止转销6—承压圈7—端面堵栓8—金属密封圈9—热流道喷嘴10—金属管状电热弯管11—热电偶12—反射箔片13—绝热板14—销钉实例--流道板的热传导功率损耗

实例--流道板的的热对流和热辐射的功率损失实例--本例计算数据总汇单位:W

从表所列数据可知,承压圈和支承垫采用绝热材料钛合金,是