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模温机的冷却系统基础

模温机的冷却系统基础
1、直接式或开放式冷却系统      
      这是一种极之流行的系统，其基本的组成配件有电水泵和浸没式电热器。电水泵负责把水运行于模具的冷却管道。水温不断被测量着，若温度达到设定值时，电热器便关上。若水温继续升高稍为超过某一设点时，电磁阀被打开使部份热水排走，所损失的水量由较冻的自来水补充。      
     这系统之所以普遍被采用是因为它有着设计简单和制造成本低廉（与间接式系统比较）的好处，可是系统需要为断补充新的自来水，这表示更多熔解了的化学物质亦一并被加进系统内，使冷却管道的沉积问题加速恶化。为了减少冷却水温的升降幅度，电热水器的电源控制和水温测量的准确度都必须很好，使水温控制在所需的范围内，有些系统更可调节水温以适应模具的温度。      
2、间接式冷却系统      
     间接式冷却系统可以应用于模具温度低过或高过一般冷却水的温度。被冷却液带来的热量经由热交换系统散去。      
      系统利用高压原理使水温可以超过其大气压力下的沸点，并有重型的浸没式电热器提供快速的升温，负责把热能散去的装置是设有较大热交换面积的线图式热交换器，并有电磁阀控制散热的过程。加热或散热的准确切换则由一比例控制形式的仪器控制着。      
      若运行于系统和模具的液体是属于水性的，其*高的温度可达140℃/284F°。但是温度超过120℃/248F°的情况下为应使 用 水 性的系统，因为喉管可能发生爆裂，造成很大的危险。对于温度超过120℃/248F°的需求，我们可用油性的循环式系统（也可以使用电热器棒作辅助途）。      
      模具在生产时也常常需要利用冰水作冷却用途以改造生产力或是弥补模具设计的不足，所采用的冷冻机都设有制冷单元把经过热交换器的冷却液降温。热交换器有着很多线图状的管路，管内循环着高压的冷冻液体，模具冷却液则不断流过管路外面把热量输送给冷冻液并使其气化，气化了的冷冻液其后再被压缩及冷却还原成液体，热交换过程得以不断地进行。现时人们对冷冻机所排出的热能的应用机会发生了浓厚的兴趣，它们可能在不久的将来负责提供房间温暖的环境。      
       使用冷冻机时常可遇到以下的问题，冷冻机的设定温度不能太低，原因是型腔表面发生了冷凝现象（布满了水珠）。这现象可能在正常模具开启和顶出时发生，亦可能发 生于短暂的生产停顿，解决的办法是把模腔周围的空间占满了热空气，例如使用热风机向着模腔处喷射热空气。这办法在湿热的夏天很是有效，以某一例子来说，可以把生产周期从30秒降至23秒。若冷凝现象引致模具生锈，可以把模具表面进行镀镍处理或是使用其他材料制造模具，例如不锈钢或镀铜。      
      生产薄壁注件时常常需要使用冷冻机以缩短生产周期，以 重7.5克的聚苯乙烯（PS）薄杯为例（自动饮品售卖机的坏子）一套单腔模具的生产速度可以快至一分钟五十次模数。      
 3、冷却液的选择      
      适宜热塑性件的模具生产温度的一般范围是20－80℃（68－176F°），所以大都是使用处理过的水作为冷却液，我们需要注意一点，冷却液的温度和模具的温度可能差别很大，例如40℃/100F°。对于加压形式的冷却管路来说，若系统是水性的，其*高温度是140℃/284F°：若系统是油性的，则其*高温度是350℃/662F°。采用冷冻系统时其温度当然可以很低。若温度是低于10℃/50F°的，则冷却液必须是水/醇（防凝剂）的混合液。       
      有些注塑公司直接使用自来水进行模具冷却。控制模温的手段是在客路加上节流阀以控制自来水的供应量，这方法的冷却效果是*差的，模具的温度将是极不稳定和均匀。欲想模具保持在正确的温度见，冷却液流量和流速必需正确，并且管路出入口的冷却液温差亦不可太大（不能超过4℃／7F°），否则模具将会出现特别热的部份，模温便不能保持在所需均匀的温度了。      
      模具管路内冷却液的流速必须达至紊流的状态，因为紊流的产生可以提高散热率。假设冷却液流过模具后的温升是 6℃/11°F，则每公升（1）水可以带走6kcal ,（252kJ）的热量。      
      对于水性的冷却液，紊流的产生和雷诺数（REYNOLDS      
NUMBER R）有关，此数必须超过3,500，才可以产生紊流      
的状态，以下是雷诺数的公式：      
      R=upd/n      
     这里u=流速（m/s）      
     p=液体密度（kg/m3）      
     d=管道直径（m）      
    n=液体的黏度系数      
     倘 若 管 道 的 直 径 是10mm/0.394in，则水的流速必须是450mm/s（1.5ft/s）。我们 可 以发觉使用水/甘醇混合液的冷却系统很难产生紊流的状态。这是由于不同比例的混合液有着不同和黏度，并且其黏度数值随着不同温度而变化。为了减少冷却液结冰的危险，我们需要增加甘醇的份量，结果是增加了冷却液的黏度，流动状态已不是紊流，而是层流，使散热能力降低了。      
      生产效率高的模具并不是必须采用甘醇混合液的冷冻系统。祗要模具的冷却系统设计完善，水性冷却液的流量足够，一套20℃/68°F温度的设计优良的模具在生产上常可媲美5℃/9°F温度的设计＊妥的模具。我们应尽量避免低温冷却液 （甘醇）的使用，正确的设计习惯是先考虑采用普通水性的冷却系统，用加大流量的方法以获得所需的冷却效果，若然不能满足要求才考虑选用冷冻机的冷却办法。
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