滚塑模具内表面传热系数与模具转速间关系的研究

研究了单轴转动的圆筒形滚塑模具在加热阶段其内表面传热系数与模具转速之间的关系,首先为滚塑工艺的加热阶段建立一个简化的传热模型,然后通过MATLAB软件求解了该模型的微分方程,从而将实验测得的加热时间转换成模具的内表面传热系数.在模具静止和转速较高的工况时,模内粉料的状态是确定且不随时间改变的,因此可通过FLUENT软件...     

滚塑成型工艺加热阶段的数值研究

为一个球形中空塑料制品的滚塑成型工艺的加热阶段建立了一种新的流动与传热理论模型,并采用Fluent软件对其进行数值计算。该理论模型将模具的导热、塑料层的导热和随后的熔融以及内部空气的自然对流换热耦合起来求解。数值计算所得的加热时间、模具外壁面温度和内部空气温度都与实验结果吻合较好,从而证明了本理论模型的有效性。最后采用该理论模型分别计算了在不同外部加热温度、外部对流换热系数以及塑料粉末层厚度下的加热时间,从而确定了这些参数对加热时间的影响,并得出了提高外部对流换热系数比提高外部加热温度能更有效地缩短加热时间等结论。     

加热过程的滚塑模具内表面传热系数的计算

给出了2种计算加热过程的圆筒形滚塑模具内表面传热系数的方法。第一种方法是利用模具表面和内部温度的实测值通过模具内部空间的热平衡方程计算出其内表面传热系数。第二种方法是借用回转窑内物料与壁面间传热系数的理论公式来计算滚塑模具内表面的传热系数。在模具内部无粉料和装有0.21 kg粉料的情形下，分别用这2种方法计算了模具内表面瞬时的传热系数和平均的传热系数，并应用流体力学的边界层理论解释了内表面传热系数随时间的变化规律。然后将第一种方法计算所得的平均传热系数整理成努塞尔数与普朗特数的无量纲准则式N_u= 45.73 P_r ^-0.55，其适用条件为绕中心轴转动的轴向长度大于内径的圆筒形滚塑模具。结果表明，随着模具内装有粉料的体积百分比的增大，其内表面的平均传热系数减小，同时上述2种方法计算的平均传热系数也吻合得越来越好；如果粉料的体积百分比不低于62.4 %，那么第二种方法计算结果的相对误差不超过20 %。     

滚塑工艺加热阶段的传热模型的解析解

对从滚塑模具开始受热到其内部粉料开始熔融之间的加热阶段建立一个传热理论模型。在该模型中，忽略模具、内部空气和粉料的温度梯度，即各自只有一个随时间变化的平均温度。将模具的内部分成内部空气区域和粉料区域。内部空气和粉料在与模具发生对流换热的同时，这两者之间通过掺混也在发生对流换热。根据能量守恒原理，对模具、内部空气和粉料分别列出热能平衡方程式，然后通过简化和求解常微分方程组得到了它们平均温度的解析表达式。由此计算所得的内部空气温度与其实验结果吻合的较好，从而证明了此传热模型及其解析解的准确性。     

在加热阶段滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法

提出了获得电加热滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法，这两种方法适用于模内粉料开始熔融前的加热阶段。第一种方法是首先在4种情形下测量该滚塑模具的外表面温度和模内温度，然后根据能量守恒原理建立一个传热模型，并通过该模型将这些实测的温度值转换为在这4种情形下模具的内表面传热系数。第二种方法是将实际的滚塑模具等效地简化为一个二维圆筒，将模内空气当成主相流体，粉料当成第二相流体，通过FLUENT软件的多相流模块中的Mixture模型进行仿真计算以得到模具内表面的传热系数。结果表明，这两种方法所得的结果在其中的3种情形下都吻合得很好。随着模内粉料的体积百分比的增加，模具的内表面传热系数先是快速增大，然后增大的速率变慢，在达到最大值61.2 W/（m²·K）后开始减小。当粉料的体积百分比不在58 %~74 %的范围内，由第二种方法仿真所得的模具内表面传热系数的相对误差不超过10 %。     

滚塑工艺在加热阶段的两种传热模型的比较研究

为一个圆筒形滚塑模具在其内部粉料开始熔融之前的加热阶段建立了两种传热理论模型.在第一种传热模型中,将模具内的空气当作主要相的流体,将粉料当作次要相的流体.采用FLUENT软件中多相流模块的Mixture模型对模具内的流动与换热进行仿真计算.第二种传热模型是一种简化的传热模型.即忽略模具的结构形状和温度梯度,同时假设模具...     

滚塑工艺成型周期的数值研究

为球形中空塑料制品的滚塑工艺建立了一种新的传热理论模型,并采用Fluent软件对模具的导热、塑料层的导热和熔融、结晶相变以及内部空气的自然对流换热耦合求解。数值计算所得的模具外壁面温度和内部空气温度都与实验结果吻合较好,从而证明了理论模型的有效性。最后,采用该理论模型分别计算了在不同加热温度、加热对流换热系数以及冷却对流换热系数下的滚塑成型周期,从而确定了这些参数对成型周期的影响,并得出了增大这些参数可缩短成型周期的结论。     

间隙对电热变模温高光注塑模具加热效率的影响

采用电热方式的高光注塑模具可以有效消除传统注塑成型过程中塑件的熔接痕、浮纤、银纹等缺陷。高光注塑成型技术要求对模具温度的快速动态控制,然而在电加热高光注塑成型中,电加热棒与模具安装孔之间不可避免地存在间隙,间隙层内的空气大大阻碍热量向模具传递。研究了电加热棒与模具安装孔之间的间隙对电热变模温加热效率的影响,构建了电加热高光注塑模具的三维热响应分析模型,利用有限元分析软件ANSYS进行了三维瞬态传热分析,得到了在不同间隙下的模具表面和电加热棒内部的热响应曲线,并通过大量实验证明了理论分析和模拟方法的正确性。结果表明,加热相同时间,间隙量越小,模具表面温度越高,电加热棒内部温度越低,加热效率越高,相较于间隙在0.32 mm,间隙在0.05 mm加热到60 s的模具表面温度至少高出50%,电加热棒内部的温度至少低55%。隙量对模具加热效率的影响并非成线性关系,而是间隙量在越小的区间,加热效率对间隙更加敏感,研究结果为电热变模温高光模具结构设计和电加热棒的选用提供依据。     

塑料制品的模内涂装技术

<正> 模内涂漆是在塑料制品成型前将漆料涂到模具内腔的一种涂装方法。在模具的内部可以预先装入印刷的薄膜或标签装饰塑料制品,还可以对模压塑料板(SMC)进行模内粉末涂装,将聚酯粉末喷到加热的模具内腔表面,温度达到130～150℃     

高超声速再入热环境下防热复合材料烧蚀传热计算及影响因素分析

为满足高超声速飞行器防热设计中对烧蚀温度场的计算要求,建立了适用于高超声速飞行器防热复合材料的烧蚀传热计算方法,通过算例将烧蚀温度场计算结果与简化模型和试验结果进行了对比,验证了计算方法的合理性。进而运用该方法分析了长时间中低热流加热和短时间高热流加热两种特定热环境下的热导率、密度、表面发射率、动态热解等因素对烧蚀传热的影响规律。结果表明各个因素对烧蚀传热行为的影响程度不同。其中热导率对防热材料内部温度的影响最大,表面发射率对材料表面温度的影响较大,对内部温度的影响程度与时间相关;热解动力学参数中活化能对材料内部温度有一定的影响;活化能和热导率对材料热解碳化过程的影响较为显著。研究结果为烧蚀传热计算精度的进一步提高提供了参考价值。     

Analysis of the effects of internal heating and cooling during the rotational molding of plastics

In rotational molding, shortening the cycle time is one of the most important requirements for increasing production rates and reducing product cost. A characteristic feature of the process is that the mold and plastic powder are heated from room temperature to the melting temperature of the plastic and then back to room temperature. In addition, in the vast majority of cases the heat input and subsequent heat extraction occur at the outside surface. In order to improve the heat transfer, this paper considers the effects of internal heating and cooling. A mathematical model has been developed in which an internal heating term can be incorporated. The experiments with rotomolding powders show that the predictions made by the model are accurate. In particular, it is found that the introduction of internal heating is very effective in shortening the cycle time and that the introduction of internal cooling in rotational molding provides a more uniform structure and less likelihood of warpage.     

非均匀受热条件下螺旋管内流动沸腾换热特性

目前对螺旋管在其管外表面均匀受热,管内两相流动换热的研究已十分丰富;但是在其管外表面非均匀受热条件下,管内两相流动沸腾换热特性的研究鲜有报道。为了解决螺旋管在实际运用中遇到的非均匀受热问题、得到其换热特性,本文采用了实验的方法研究了卧式螺旋管周向非均匀受热条件下管内流动沸腾换热特性。其中实验工况范围为系统压力P=0.7~1.0MPa,质量流速G=181~364kg/(m²·s),质量干度χ=0.07~0.69。实验考察了螺旋管管外壁在两种非均匀受热条件下管内的两相流动沸腾换热系数与热流密度、质量流速、质量干度的关系,并与管周向均匀受热工况进行了比较。结果表明,在螺旋管外壁面“外半周绝热、内半周受热”情况下管内流动沸腾换热系数值最大,而管外壁面“内半周绝热、外半周受热”情况下最小。     

夹套式上升管内荒煤气对流辐射传热的计算

通过理论推导和数值计算,分析了荒煤气在上升管内流动的对流传热和辐射传热问题。基于热平衡方程推导得到上升管内荒煤气流动传热微分方程,考察荒煤气进口温度、内壁面发射率、对流传热系数和斯坦顿数对上升管内壁面温度变化和荒煤气出口温度的影响。采用Matlab软件编制四阶Runge-Kutta计算程序求解,得出上升管内壁温度沿轴线方向的变化曲线和荒煤气的平均传热系数,荒煤气在夹套式上升管中的平均传热系数为30 W/(m^2·K)~36 W/(m^2·K),将此计算结果与他人的成果进行对比,吻合较好,误差为10%左右。结果表明:辐射传热过程主要受内壁面发射率和荒煤气进口温度的影响,内壁面发射率越大,辐射传热量越大;流体速度对对流传热的影响很大,随着流速的增加,对流传热量增大;焦炉在一个炼焦周期内,应该合理控制荒煤气的流量,可避免上升管内壁焦油的凝结;在设计上升管时,增大内壁面的发射率,可以提高上升管的传热效率。     

柱形流化床传热特性的数值模拟

对Shedid等搭建的圆柱体流化床采用欧拉?欧拉法进行三维数值模拟,考察了颗粒球形度、表观进气速度和床料初始堆积高度对流化床内垂直加热壁面与流动床料之间对流传热特性的影响,采用有效导热系数分别计算气相和固相的对流传热系数。结果表明,随表观进气速度增大,流化床内颗粒物料湍流运动加剧,加热壁面平均温度和流体平均温度下降,壁面流体间传热平均温度差减小,壁面流体间对流传热系数增大;随初始床料高度增加,流化床内颗粒与加热壁面的接触面积增大,导致固相平均对流传热系数增大。