Sut i Ddylunio Plât Gwresogi gydag Oeri Hylif Integredig ar gyfer Beicio Thermol?

Mewn sawl proses weithgynhyrchu, megis halltu cyfansawdd, thermoformio a phrofi lled-ddargludyddion, mae angen platen a all gynhesu'r gwrthrych yn gyflym ac yna oeri'n gyflym i osod y deunydd. Gwneir hyn gydag un plât sydd ag elfennau gwresogi trydan a sianeli oeri hylif mewnol, ond mae'r dyluniad yn gofyn am reoli tensiynau thermol a selio hylif yn ofalus. Mae dyluniad gorau posibl y plât gwresogi ac oeri yn cydbwyso priodweddau unffurfiaeth gwresogi, amser ymateb oeri, a chywirdeb mecanyddol tymor hir. Mae'r canllaw hwn yn trafod sut mae'r platiau swyddogaeth deuol hyn yn cael eu hadeiladu, y materion dylunio, y deunyddiau a ddefnyddir a'r syniadau gosodiad.

Plât oeri-gwresogi, adeiladwaith nodweddiadol o
Mae plât gwresogi ac oeri cyfuniad nodweddiadol yn cael ei beiriannu o un darn o alwminiwm neu ddur. Dau gylched thermol gwahanol wedi'u hintegreiddio ar yr un plât:

Elfennau gwresogi trydan Mae gwresogyddion cetris neu wresogyddion tiwbaidd yn cael eu rhoi mewn tyllau dall wedi'u drilio. Fel arall, gall platiau teneuach ddefnyddio gwresogyddion ffoil ysgythru sydd wedi'u bondio i'r wyneb cefn.

Sianeli oeri hylif - Mae oerydd (dŵr neu ddŵr-cymysgedd glycol) yn cael ei gylchredeg trwy ddarnau wedi'u drilio neu eu melino o fewn y plât.

Mae'r elfennau'n gwresogi'r arwyneb gweithio (yr wyneb mewn cysylltiad â'r rhan) ac mae'r arwyneb gweithio yn trosglwyddo'r gwres i'r llwyth. Yn y modd oeri, mae'r oerydd yn amsugno gwres o'r plât ac yn ei dynnu, gan leihau tymheredd yr arwyneb gweithio yn gyflym.

Mewn croestoriad nodweddiadol (a roddir yn y testun) mae'r plât wedi'i rannu'n 3 pharth swyddogaethol o'r arwyneb gweithio i lawr:

Haen arwyneb gweithio - 5-15 mm o drwch, heb wresogyddion a sianeli. Mae'r haen hon yn rhoi dosbarthiad tymheredd homogenaidd ar wyneb cyswllt.

Parth gwresogydd - Mae gwresogyddion cetris wedi'u lleoli yn yr awyren yn gyfochrog â'r arwyneb gweithio, yn gyffredinol 10-25 mm o dan yr arwyneb gweithio. Mae'r gwresogyddion wedi'u dosbarthu'n gyfartal (yn nodweddiadol mewn grid neu ddyluniad fesul cam).

Cylchfa sianel oeri - Mae sianeli wedi'u drilio wedi'u gosod 5-15 mm o dan y gwresogyddion (ymhellach i ffwrdd o'r arwyneb gweithio) neu mewn rhai ffurfweddiadau wedi'u rhyngddalennog rhwng rhesi o wresogyddion. Mae diamedr y sianeli fel arfer yn 6-15 mm.

Mae'r union drefn yn dibynnu a yw'r gyfradd wresogi - neu'r gyfradd oeri yn bwysicach. Mewn cymwysiadau lle mae angen oeri cyflym iawn, gellir lleoli sianeli yn agosach at yr arwyneb gweithio na'r gwresogyddion, fodd bynnag gall hyn achosi unffurfiaeth tymheredd yn ystod gwresogi.

Heriau Dylunio ac Atebion
1. Rheoli Ehangu Thermol
Felly pan gaiff ei gynhesu mae'r plât yn ehangu. Pan gaiff ei oeri mae'n cyfangu. Oherwydd ehangiad gwahaniaethol y deunydd plât a'r cydrannau wedi'u mewnosod, mae straen yn cael ei achosi dros gylchredau tymheredd lluosog (ee . 20 gradd i 200 gradd ac yn ôl). Mae gwresogyddion cetris wedi'u gorchuddio â dur a byddant yn ehangu ar gyflymder gwahanol na phlât alwminiwm.

Strategaethau dylunio.

Mae cliriad bach wedi'i osod ar wresogyddion cetris (bwlch diamedr 0.05-0.10 mm fel arfer) ac wedi'u gorchuddio â -bast gwrth-atafaelu tymheredd uchel neu bast dargludol thermol. Mae hyn yn caniatáu i'r gwresogydd symud ychydig yn ei dwll pan fydd y plât yn ehangu.

Nid yw'r sianeli oeri wedi'u halinio â thyllau'r gwresogydd i atal waliau tenau a allai chwalu o dan straen cylchol. Argymhellir cadw trwch y wal rhwng unrhyw dwll a nodwedd (twll gwresogydd neu sianel) o leiaf 3-5 mm.

Ar ôl peiriannu ond cyn y cynulliad gwresogydd terfynol mae'r plât yn cael ei leddfu straen (trin â gwres). Mae hyn yn lleihau'r straen gweddilliol a all achosi warpage neu gracio.

Mewn cymwysiadau beicio gwres, mae'r plât hefyd yn cael ei atal gan folltau mowntio. Gall y plât ymestyn yn ochrol heb byclo, diolch i'r golchwyr cydnaws neu'r tyllau mowntio slotiedig.

2. Sêl o hylif
Rhaid i sianeli oeri fod yn gollwng yn dynn i atal cyswllt oerydd â'r gwresogyddion trydanol neu ollwng allan o'r plât. Mae gollyngiadau hefyd yn effeithio ar berfformiad thermol. Defnyddir dau ddull selio nodweddiadol:

Tyllau wedi'u drilio a'u llenwi:
Defnyddir darnau dril hir i ddrilio sianeli o ymyl y plât. Yna caiff y pennau agored eu cau gyda phlygiau wedi'u edafu (tâp PTFE neu seliwr edau) neu gyda chapiau wedi'u weldio ar ôl drilio. Mae'r dull hwn yn arwain at floc monolithig, heb selio allanol. Mae'n eithaf dibynadwy, er ei fod yn cyfyngu geometreg sianeli i linellau syth.

Croes{0}}cyffyrdd wedi'u drilio:
Os yw'r patrwm yn serpentine ac felly angen rhwydwaith o sianeli rhyng-gysylltiedig, mae'r tyllau wedi'u drilio wedi'u croesi ar gau ar yr wyneb. Mae pob plwg yn ollyngiad posibl. Maen nhw'n defnyddio modrwyau O tymheredd uchel (fel Viton neu silicon) neu edafedd pibell wedi'i dapro. Ar gyfer cymwysiadau pwysig mae pob plyg yn cael ei weldio neu ei bresyddu yn ei le ar ôl ei osod.

Cysylltiadau ar gyfer mewnbwn ac allfa'r oerydd:
Mae'r plât yn cael ei gyflenwi â dur di-staen neu adfachau pres, porthladdoedd edafedd NPT neu gyplyddion cyswllt cyflym. Mae'r selio yn cael ei wneud gan gylchoedd O neu gan edafedd taprog. Mae dyluniad cytbwys yn sicrhau cywirdeb gollyngiadau ar gyfer pwysau hyd at 10 bar (150 psi) a thymheredd o - 20 gradd i 150 gradd (ar gyfer dŵr-glycol) neu uwch gydag oeryddion arbenigol.

3. Lag Thermol Rhwng Gwresogi ac Oeri
Mae ymateb oeri yn gynhenid ​​yn arafach na gwresogi oherwydd bod cyfradd llif yr oerydd a'r cyfernod trosglwyddo gwres yn gyfyngedig. Os gosodir y sianeli oeri yn rhy bell o'r arwyneb gweithio, bydd y plât yn cymryd gormod o amser i oeri, gan gynyddu amser beicio.

Lleihau oedi thermol:

Mae sianeli oeri wedi'u lleoli mor agos at yr arwyneb gweithio â phosibl, tra'n dal i adael digon o drwch deunydd i osgoi ystumio. Mae dyfnder o 10-20 mm o'r arwyneb gweithio i ymyl agosaf y sianel yn nodweddiadol.

Cynyddir dwysedd y sianel (gofod llai, ee, 25-40 mm rhwng sianeli) i leihau hyd y llwybr gwres mwyaf.

Mae hyrwyddwyr cynnwrf (ee, gosod tâp troellog neu arwynebau sianeli garw) yn gwella cyfernod trosglwyddo gwres ochr yr oerydd, gan leihau oedi heb symud sianeli'n agosach.

Mae'n bwysig nodi y gall gosod sianeli oeri yn rhy agos at yr elfennau gwresogi greu ymyrraeth. Os yw sianel yn pasio'n uniongyrchol wrth ymyl gwresogydd cetris, bydd yr oerydd yn tynnu gwres yn ystod y cyfnod gwresogi, gan leihau effeithlonrwydd a chreu man oer. Yn ymarferol, mae sianeli'n cael eu cyfeirio rhwng rhesi gwresogyddion, nid yn uniongyrchol ochr yn ochr â gwresogyddion unigol.

Dewis Deunydd: Alwminiwm vs Dur
Dargludedd Thermol Materol (W/m·K) Trylededd Thermol (mm²/s) Cryfder Ymateb Thermol Cymharol ar Tymheredd Uchel Gwrthsefyll Cyrydiad
Alwminiwm (6061-T6) 167 68 Cyflym Cymedrol (gostyngiad uwch na 150 gradd ) Cymedrol (anodized yn gwella)
Dur (A36) 45 12 Araf Uchel (i 400 gradd +) Isel (rhwd, angen cotio)
Dur di-staen (304) 16 4.2 Araf iawn Uchel (i 500 gradd +) Ardderchog
Mae alwminiwm yn cael ei ffafrio ar gyfer y rhan fwyaf o blatiau gwresogi ac oeri oherwydd bod ei drylededd thermol uchel yn caniatáu newidiadau tymheredd cyflym. Mae plât alwminiwm 25 mm o drwch yn ymateb i newid sylweddol mewn pŵer gwresogydd neu lif oerydd yn sylweddol gyflymach na phlât dur cyfatebol. Fodd bynnag, mae alwminiwm yn colli cryfder uwchlaw 150 gradd a gall ymgripiad o dan lwyth parhaus. Ar gyfer ceisiadau uwch na 200 gradd, mae angen dur neu ddur di-staen er gwaethaf ymateb thermol arafach.

Pan ddefnyddir dur di-staen, mae'n rhaid i ddyluniad y sianel oeri fod yn llawer mwy ymosodol (gofod llai, cyfraddau llif uwch) i wneud iawn am y dargludedd thermol isel.

Dewis Oerydd ac Integreiddio System
Ar gyfer beicio thermol rhwng tymereddau prosesu amgylchynol a nodweddiadol (0-150 gradd), mae cymysgedd o ddŵr wedi'i ddad-ïoneiddio a glycol ethylene neu glycol propylen yn safonol. Dewisir crynodiad glycol yn seiliedig ar y tymheredd amgylchynol isaf disgwyliedig (ee, glycol 30% ar gyfer amddiffyniad rhewi -15 gradd). Mae Glycol hefyd yn atal cyrydiad alwminiwm a dur.

Gofynion llif oerydd:
Cyfrifir y gyfradd llif ofynnol o'r ddyletswydd oeri (cyfradd tynnu gwres) a'r cynnydd tymheredd oerydd a ganiateir. Ar gyfer plât nodweddiadol, mae cyfraddau llif o 5–20 L/munud fesul rhwydwaith sianel yn gyffredin. Defnyddir oerydd neu gyfnewidydd gwres pwrpasol gyda phwmp sy'n cylchredeg. Mae tymheredd yr oerydd yn cael ei reoli ar wahân i reolaeth y gwresogydd.

Integreiddio â system reoli:
Mae angen system reoli ar y plât sy'n newid rhwng dulliau gwresogi ac oeri. Dau ddull cyffredin:

Rheolaeth bang - Mae gwresogyddion yn cael eu diffodd ac mae falf solenoid yn agor llif yr oerydd. Syml ond gall or-saethu neu osgiliad.

PID gydag allbwn oeri - Mae gan reolwr PID ddau allbwn: un ar gyfer pŵer gwresogydd (trwy SSR) ac un ar gyfer falf oerydd modiwleiddio neu gyflymder pwmp. Mae hyn yn darparu trawsnewidiadau llyfn a rheolaeth tymheredd tynn.

Yn y naill achos neu'r llall, mae cyd-gloi diogelwch yn atal y gwresogyddion rhag cael eu hegnioli tra bod yr oerydd i ffwrdd ac mae'r plât yn uwch na thymheredd diogel (er mwyn osgoi gorboethi'r oerydd llonydd).

Enghraifft o Gynllun: Gwresogyddion Cetris gyda Sianeli Oeri Serpentine
Ystyriwch blât sgwâr 400 mm × 400 mm ar gyfer thermoformio taflenni thermoplastig. Gofynion: gwres i 180 gradd mewn 5 munud, oeri i 50 gradd mewn 8 munud. Trwch plât: 40 mm (alwminiwm 6061).

Cynllun y gwresogydd:

Mae gwresogyddion cetris (diamedr 10 mm, hyd 300 mm, 500 W yr un) yn cael eu gosod mewn tyllau dall o'r wyneb cefn.

Trefnir tyllau gwresogydd mewn patrwm grid: 6 rhes × 6 colofn (cyfanswm o 36 gwresogydd). Bylchau: 65 mm rhwng canolfannau.

Mae tomenni gwresogyddion wedi'u lleoli 15 mm o'r wyneb gyferbyn (gweithiol).

Cynllun sianel oeri:

Mae rhwydwaith sianel serpentine yn cael ei ddrilio gydag un llwybr di-dor. Diamedr sianel: 12 mm.

Mae sianeli wedi'u lleoli 20 mm o dan yr arwyneb gweithio (hy, 20 mm o'r wyneb uchaf, gyda gwresogyddion 25 mm o dan yr arwyneb gweithio - mae'r gwresogyddion mewn gwirionedd 5 mm o dan y sianeli yn y dyluniad hwn, felly mae sianeli yn agosach at yr arwyneb gweithio).

Y bwlch rhwng sianeli (canol{0}}i-ganol) yw 65 mm, wedi'i alinio â'r bylchau rhwng rhesi gwresogyddion. Nid oes unrhyw sianel yn mynd yn uniongyrchol dros wresogydd.

Mae gosodiadau mewnfa ac allfa wedi'u gosod ar ymyl y plât.

Disgrifiad trawsdoriadol (diagram testun):

O'r arwyneb gweithio i lawr (pellter fertigol):

0-15 mm: Alwminiwm solet (dim nodweddion) - yn sicrhau unffurfiaeth tymheredd arwyneb.

15–27 mm: Sianeli oeri (diamedr 12 mm) wedi'u canoli ar ddyfnder 21 mm.

27–35 mm: Alwminiwm solet yn gwahanu sianeli oddi wrth wresogyddion.

35–45 mm: Tyllau gwresogydd cetris (diamedr 10 mm) wedi'u canoli ar ddyfnder 40 mm (o'r ochr gefn). Mae gwresogyddion yn cael eu gosod o'r gwaelod.

Mae'r trefniant hwn yn gosod sianeli oeri 6 mm yn agosach at yr arwyneb gweithio na'r gwresogyddion, gan ffafrio oeri cyflym. Yn ystod gwresogi, cynhelir rhywfaint o wres tuag at y sianeli, ond mae'r haen alwminiwm solet oddi tanynt a'r oerydd i ffwrdd (dim llif) yn lleihau colledion. Pan fydd oeri yn dechrau, mae oerydd yn llifo ac yn tynnu gwres o'r arwyneb gweithio trwy'r haen solet denau 15 mm.

Ystyriaethau Ychwanegol ar gyfer Cymwysiadau Beicio Uchel
Bywyd blinder thermol - Mae pob cylch gwresogi-oeri yn achosi straen yn y deunydd plât. Mae gan alwminiwm ymwrthedd blinder thermol da hyd at tua 10,000 o gylchoedd rhwng 20 gradd a 200 gradd. Ar gyfer cyfrif beiciau uwch, argymhellir dur neu Inconel.

Electrical isolation – If the plate is used in contact with sensitive electronics (e.g., semiconductor test), the plate should be grounded and the heaters should have high insulation resistance (>10 megahms). Fe'ch cynghorir i gael system canfod namau daear.

Gwastadedd arwyneb - Gall beicio thermol achosi gwrthdaro graddol. Dylid gwirio ac ail-wynebu'r plât o bryd i'w gilydd os yw gwastadrwydd yn fwy na 0.05 mm ar draws yr ardal waith.

Casgliad
Mae platiau gwresogi ac oeri integredig yn galluogi amseroedd beicio cyflym mewn prosesau sy'n gofyn am wresogi cyflym ac oeri rheoledig. Mae dyluniad plât gwresogi ac oeri cytbwys yn rheoli ehangiad thermol, selio hylif, ac oedi thermol. Mae alwminiwm yn cael ei ffafrio ar gyfer ymateb thermol cyflym, tra bod dur yn cael ei ddewis ar gyfer tymereddau uwch neu fwy o wydnwch. Mae gwresogyddion cetris yn darparu ffynonellau gwres cadarn y gellir eu hadnewyddu, ac mae sianeli oeri wedi'u drilio (gyda phlygiau a ffitiadau priodol) yn darparu oeri hylif dibynadwy. Rhaid optimeiddio trefniant gwresogyddion a sianeli ar gyfer y gofynion beicio penodol, gyda sianeli wedi'u gosod yn agosach at yr arwyneb gweithio ar gyfer oeri cyflymach. Mae datrysiadau thermol personol yn hanfodol ar gyfer cylchoedd cynhyrchu heriol, a gall platen oeri wedi'i ddylunio'n dda gyflenwi miloedd o gylchoedd dibynadwy pan roddir sylw i reoli straen a dewis deunyddiau.