式中 ——加熱片材吸收熱量(KJ/S)。
——加熱過(guò)程損失熱量(KJ/S)。
片材吸收熱量吸取決于片材的性質(zhì)、吸熱時(shí)間及片材的加熱成型溫度。其計(jì)算公式為:
式中 G——加熱面片材重量(kg)
ρ——片材密度(g/cm3)
S——加熱面片材面積(cm2)
δ——片材厚度(cm)
C——塑料片材比熱容(KJ/kg·K)
ΔT——片材加熱前后的溫差(K)
t——受熱時(shí)間(s) 取決于生產(chǎn)速度
片材種類 | 硬PVC | HDPE | PP | PS | PC | CA |
密度 | 1.38~1.41 | 0.94~0.98 | 0.85~0.90 | 1.04~1.10 | 1.20~1.22 | 1.25~1.35 |
比熱容 | 1.05 | 2.30 | 1.93 | 1.20 | - | - |
成型溫度 (℃) | 135~180 | 135~190 | 150~190 | 150~190 | 225~245 | 130~165 |
加熱過(guò)程損失的熱量,其計(jì)算較為復(fù)雜,主要取決于加熱裝置結(jié)構(gòu)、輻射元件種類及操作環(huán)境。熱量的損失有以下幾個(gè)方面:
① 烘箱罩的向外輻射損失和對(duì)流損失。
② 烘箱進(jìn)出口的對(duì)流損失和輻射損失。
③ 支架等熱傳導(dǎo)損失。
④ 傳送裝置的熱量損失。
當(dāng)加熱采用良好的反射和保溫結(jié)構(gòu)時(shí),或者數(shù)據(jù)不足的情況下,可以引入加熱效率 η 來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算或估算。
設(shè):
則加熱電功率為:
式中
N——所需電功率(KW)
K——功率儲(chǔ)備系數(shù),K≈1.1~1.3,主要考慮生產(chǎn)條件和產(chǎn)品的變更而引入的能量?jī)?chǔ)備
η——熱效率。通常取η=50~70%,合理加熱結(jié)構(gòu)則取大值
功率密度法
功率密度法是一種計(jì)算電功率更為簡(jiǎn)便的方法。
不同的塑料片材有其各自的加熱輻照強(qiáng)度要求,也即加熱功率密度,如表所示。
片材種類 | PVC、PS、CA | PE、PP | OPS | PC |
功率密度Wd(W/cm2) | 1.5~3.5 | 3.5~5 | 4.5~5 | ≥5 |
被加熱體的輻照強(qiáng)度將通過(guò)輻射元件的輻射強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此,應(yīng)用功率密度法的電功率計(jì)算公式為:
式中
Wd——功率密度(W/cm2)
S——片材加熱面積(cm2),取決于熱成型壓臺(tái)尺寸
從以上分析可知,對(duì)于特定的塑料片材,加熱功率的大小往往與片材受熱時(shí)間有關(guān),即決定于最大生產(chǎn)能力。同時(shí),不同的片材,其有關(guān)的參數(shù)也是變化的。因此,電功率設(shè)計(jì)考慮一定的能量?jī)?chǔ)備是必要的,而且輸入功率應(yīng)可調(diào),針對(duì)不同的塑料片材,調(diào)節(jié)合適的輻射元件表面溫度和輻射功率,同時(shí)適應(yīng)不同生產(chǎn)率的要求。