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为什么采用饱和蒸汽作为加热介质,而不用过热水?

2015-3-12  阅读(8029)

    在模具变温技术开始出现时也有采用过热水作为加热介质用于制造小制品,其主要原因是,高温过热水可以采用已有的过热水模温机在现场获得。但随着模具变温技术的应用拓展和集成式蒸汽加热模具变温系统的开发成功,相对于高温过热水,采用饱和蒸汽作为加热介质的技术特点和优势越来越明显。

   首先,从相同温度下的饱和水蒸汽和过热水的热焓来比较,假设两种介质的温度均为180℃,1 kg蒸汽的热焓值为2777kJ,而1 kg过热水的热焓值则为762kJ,即1 kg蒸汽至相同温度的过热水的相变就可释放出2015kJ热量来加热模具。而这部分热量如果由高温过热水降温5℃来提供,就需要近100 kg的高温过热水通过并实现*换热;而事实上很难达到*热交换,即需要通过更多的高温过热水才能实现。在采用饱和蒸汽加热模具时,可直接通过向模具的加热/冷却通道中补充饱和蒸汽维持蒸汽压力来补充加热模具所需的热量,即利用相变热加热;而采用高温过热水加热模具时,热量传递后必然造成过热水温度降低,因此只能通过持续向模具的加热/冷却通道中供应相同温度的过热水,并使过热水通过模具的加热/冷却通道才能补充加热模具所需的热量。采用高温过热水加热模具,不仅需要较长的时间来实现加热所需热量的输送,而且需要消耗额外的能量来实现高温过热水的输送或循环。

    第二,采用蒸汽作为加热介质,饱和蒸汽的压力与蒸汽的温度有明确的对应关系,蒸汽压力有明显的均衡传导特性,更重要的是蒸汽加热的热源是相变释放的热量,因此在通入蒸汽的所有加热/冷却通道中蒸汽的温度能够保持均匀一致,使需要加热的模具部分获得一致的温升。采用过热水进行加热,虽然在加热/冷却通道中高温过热水的压力具有传导性,但是加热模具需要的热源是过热水中的蓄热,很难保证过热水的温度从进口到出口的一致性,需要加热的模具部分无法在短时间内获得一致的温升。

    由于饱和蒸汽和高温过热水的不同特性,决定了采用饱和蒸汽的加热速率和效率大大好于采用过热水。根据实验数据,同等条件下,采用过热水加热模具的温升速率大约在1.5℃/秒,而采用饱和蒸汽的加热速率可达到或超过3℃/秒。

    第三,与模具加热速率相对应的是:加热速率越大,升温过程中向无效部位传递的热量越少;冷却时需要从模具中带走的热量也相应减少,使模具的降温速率越大。根据实验数据,同等条件下,采用高温过热水加热时,模具冷却的速率只有约1.8℃/秒;而采用饱和蒸汽加热时,模具冷却的速率可达到或超过2.5℃/秒;

    第四,蒸汽加热容易获得更高的模具表面温度和/或更快的冷却速度,制品外观面表面质量会更好,如更高光泽或更好的皮纹复制效果。





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