江蘇注塑行業(yè)冷水機(jī)選配計(jì)算方法
一、如何選配冷水機(jī)
事實(shí)上，一副模具就是一個(gè)換熱器，熱量由融熔的塑料傳入模具，再由模具傳入不斷循環(huán)的冷卻介質(zhì)——冰水中，只有很小一部分進(jìn)入空氣和注塑機(jī)的壓模板。眾所周知，塑料成型的周期，相當(dāng)大的部分用于冷卻，有時(shí)可占到塑料成型周期的80%以上，因此將冷卻時(shí)間控制到最小是絕對(duì)必要的。例如，一副模具成型周期一般要20秒，如將原來(lái)冷卻水塔的水改用冷水機(jī)產(chǎn)生的冰水進(jìn)行冷卻，它可縮短到16秒。盡管最初選擇配備的冷水機(jī)造價(jià)要高些，但它可使產(chǎn)量提高20%，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)中，能取得很大的收益。那么，如何來(lái)選擇冰水能量呢？從上面我們即可知道，它與成型材料的比熱、熔膠時(shí)的溫度，重量以及制品脫模時(shí)的溫度有關(guān)。一副模具 所需的冰水能量之計(jì)算公式為： Q=W×C×△T×S
式中：Q為所需冰水能量 kcal/h;
W為塑料原料重量 kg/h;
C為塑料原料比熱kcal/kg℃;
△T為熔膠溫度與制品脫模時(shí)的溫度差℃（見(jiàn)附表）；
S為安全系數(shù)（一般取1.35-2.0），當(dāng)單機(jī)匹配時(shí)，一般選擇小值，而當(dāng)一臺(tái)冷水機(jī)與多臺(tái)模具相配時(shí)取大值，如選擇風(fēng)冷式冷水機(jī)時(shí)，S也應(yīng)適當(dāng)選擇大一點(diǎn)。
例如：一副模具生產(chǎn)PP制品，每小時(shí)生產(chǎn)量約50kg,問(wèn)冷卻需要量為多少？應(yīng)配備多大的冷水機(jī)為合適？
Q=50×0.48×200×1.35=6480(kcal/h);
每小時(shí)需6480kcal/h冷卻量，可選用LS203S冷水機(jī)過(guò)程中，很難取得比較完整的數(shù)據(jù)。根據(jù)我們以往多年規(guī)劃，配套銷(xiāo)售的經(jīng)驗(yàn)，△T=200℃，它是眾多常用制品經(jīng)過(guò)多年統(tǒng)計(jì)后的一個(gè)平均值。
如果模具上附有熱膠道，還應(yīng)將熱膠道的能量加入冷量的計(jì)算，一般熱膠道是以KW為單位，計(jì)算時(shí)應(yīng)將單位轉(zhuǎn)換成kcal/h,1KW=860kcal/h。如果供給工廠的水量充足，溫度較低，成本也較低，此時(shí)就不需要使用冷水機(jī)，這一般是不太現(xiàn)實(shí)的，除非工廠能在水溫較低的大湖邊；另一種是利用城市深井供水來(lái)滿足溫度和流量的需要，但往往成本太高。對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置可以使用這種方法，但對(duì)于工廠，這樣做是不切實(shí)際的。
二、冰水溫差
模具冷卻流體（冰水）的溫度一般受制于加工材料和制品形狀而發(fā)生較大變化，如聚乙烯薄壁燒杯，模具要求冰水溫度在0℃以下；而其它絕大多數(shù)情況下，模具所要求的冰水的溫度都在5℃以上，微電腦全功能冷水機(jī)能提供5℃以上的冰水，低溫型智能溫控冷水機(jī)能滿足5℃以下及至0℃以下的要求。
模具進(jìn)出口處冰水的溫差往往是根據(jù)制品要求來(lái)設(shè)定的，在許多情況下，溫差為3-5℃時(shí)是最理想的，但有時(shí)也需要溫差有1-2℃。溫差越小，意味著把同樣的熱量帶出去，需要的冰水流量就越大，反之需要的流量越小。比如：溫差為5℃時(shí)，流量需要60L，而到溫差為2℃時(shí)，流量則需要150L。
三、冰水流量
一副模具所需的冰水流量直接與模具要帶走的熱量和冰水進(jìn)出模具的溫差有關(guān)。例如；要將6480kcal/h的熱量從模具上帶走，若溫差為3℃，那么至少需要的流量為多少？冰水流量Q=6480÷3÷60=36（L/min）。
四、冰水水質(zhì)的處理
水的軟化，在使用冷水機(jī)的過(guò)程中，也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，對(duì)水的PH值也需要不斷地觀測(cè)，最佳PH值應(yīng)等于7，大于7的PH值會(huì)產(chǎn)生可怕的腐蝕現(xiàn)象，如不采取措施，會(huì)在蒸發(fā)器、模具內(nèi)生垢，會(huì)起隔熱的作用，嚴(yán)重時(shí)，使其能量的轉(zhuǎn)換效果降低30%。很明顯這就要求考慮對(duì)硬水的軟化。最有效的方法，可在系統(tǒng)中配置一臺(tái)電子硬水軟化器，這樣的軟化器是以離子交換原理設(shè)計(jì)制作的。根據(jù)流量的不同可配置不同規(guī)格的軟化器，直接連接在循環(huán)水管路中，一般配置有水處理軟化器所需費(fèi)用也不會(huì)太高，也可定期向循環(huán)系統(tǒng)中加入一定比例的除垢劑。
五、冰水機(jī)流量、壓力
一般注塑成型模具冷卻，冰水的壓力選擇0.1~0.2Mpa，即可滿足要求，而微電腦全功能冷水機(jī)能滿足這個(gè)要求，當(dāng)壓力要求高于0.2Mpa時(shí)，需另行規(guī)劃，以利采用相應(yīng)壓力的水泵以滿足系統(tǒng)供水之需要。
流量與管徑之間的關(guān)系表：
|
管徑 |
3/8″ |
1/2″ |
3/4″ |
1" |
1'/4″ |
1'/2″ |
2″ |
3″ |
|
流量 |
12 |
20 |
35 |
60 |
90 |
130 |
230 |
560 |
六、液壓油和料筒喂料段的冷卻
通常液壓油和料筒喂料段采用冷卻水塔的水來(lái)冷卻，因?yàn)檫@不僅是最佳的方法，單就生產(chǎn)成本看，也是極經(jīng)濟(jì)的，除非對(duì)其溫度有特定的要求，可用冰水對(duì)其進(jìn)行冷卻。
七、冰水管道的保溫
冰水管道必須進(jìn)行保溫隔熱，因?yàn)楣艿栏魺岵粌H能阻止冷量的嚴(yán)重?fù)p失，而且也阻止了在管外壁上形成的結(jié)露水。例如：冰水溫度10℃，環(huán)境溫度為30℃，一根25米長(zhǎng)，表面積為25m²金屬管道的熱輻射可達(dá)750kcal/h，這差不多是3HP壓縮機(jī)產(chǎn)生的制冷量的10%，5HP壓縮機(jī)產(chǎn)生的制冷量的6%左右。
冷水機(jī)與模具的連接，通常采用增強(qiáng)膠管連接，因?yàn)檫@樣的膠管其本身就有隔熱的功能，但長(zhǎng)度超過(guò)5m，也要考慮適度的保溫隔熱性。
附表：不同的模塑材料需要的注塑和模具溫度和比容熱。
|
材料 |
注塑溫度℃ |
模具溫度℃ |
比容熱Kcal/kg℃ |
|
聚乙烯 |
160～310 |
0～70 |
0.55 |
|
聚苯乙烯 |
185～250 |
0～60 |
0.35 |
|
尼龍NYLON |
230～300 |
25～70 |
0.58 |
|
聚碳酸脂PC |
280～320 |
70～130 |
0.03 |
|
聚丙烯PP |
200～280 |
0～80 |
0.48 |
|
ABS |
180～260 |
40～80 |
0.40 |