加热模具所需的电能

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《塑料工程手册》第33页（2932字）

经验数据——20～40瓦／公斤模具。

计算

模具升温至工作温度所需的热量由下式可得：

Q_R=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄

然而，保持模具在工作温度并使塑料固化所需的热量由下式可得：

Q₀=Q₁+Q₂+Q₃+Q₅

式中：Q₁=从模具通过石棉隔热材料至压板的热传导损失(卡／时或英国热单位／时)－(甲)

Q₂=模具表面的热辐射损失(卡／时或英国热单位／时)－(乙)

Q₃=模具表面的热对流损失(卡／时或英国热单位／时)－(丙)

Q₄=将金属温度升至工作温度所需的热量(卡或英国热单位)－(丁)

Q₅=加热塑料所需的热量(卡／时或英国热单位／时)－(戊)

式中：K=石棉隔热材料的导热系数(英制或公制单位)；

A₁=与隔热材料接触的模具顶面及底面的总面积(厘米²或呎²)；

L=顶部及底部石棉隔热材料的总厚度(厘米或叹)

△T₁=模具与压机之间的温度差(℃或℉)。

(乙)Q2=1．38×10^－9(T₂+460)⁴×A₂

式中：1．38×10^－9(T₃+460)⁴是粗加工模具表面的修正的斯蒂芬(Stefan)常数。

T₂=模具温度(℃或℉)

A₂=暴露的模具表面积(厘米²或呎²)

当开始加热时，模具通常闭合，因而通常垂直表面上只有辐射损失。然而，在操作时，水平表面也有一定的时间暴露在外面，所以在测定压缩模塑所需热量时应有补充余量。

(丙)垂直表面上的对流热损失为

式中，△T₃=模具与周围空气间的温度差(℃或℉)

当开始加热时，模具通常闭合，因而在正常情况下，只有上述垂直表面上的对流损失。然而，在操作中，在模具开启时，水平表面也暴露了，所以这些表面上的损失，在计算压缩模型所需热量时应计算在内。

向上的水平表面上的对流热损失为

向下的水平表面上的对流热损失为

式中：A₃=向上的模具表面面积(厘米²或呎²)

A₄=向下的模具表面面积(厘米²或呎²)

(丁)除所列热损失外，将模具从室温升高至工作温度所需的初始热量为：

Q₄=m₁×C_p1×△T₄

式中：m₁=模具重量(公斤或磅)

C_p1=模具钢材的比热容

△T₄=从室温至工作温度的温升(℃或℉)

(戊)模塑材料固化所需的热量为

Q₅=m₂×C_p2×△T₅

式中：m₂=模塑材料的重量(公斤或磅)^*

C_p2=模塑材料的比热容

△T₅=从室温(或预热温度)至模塑温度的温升(℃或℉)

示例 K=石棉的导热系数=0．21(英国热单位／呎²／时／℉／呎)

A₁=模具顶部和底部的表面积=2．0呎²

T₂=模具温度=350℉

△T₁=模具与压机之间的温差=200℉

L=石棉隔热材料的总厚度=0．1呎

A₂=模具垂直表面的总暴露面积=3呎²

A₂=向上的模具表面面积=1呎²

A₄=向下的模具表面面积=1呎²

△T₂=模具与周围空气之间的温差=290℉

m₁=模具重量=300磅

C_p1=模具钢材的比热容=0．11英国热单位／磅℉

△T₄=从室温至工作温度的温升=290℉

C_p2=模塑材料的比热容=0．4英国热单位／磅℉

△T₅=从室温至模塑温度的温升=290℉

(一)模具升温至工作温度所需的热量

Q_R=Q₁十Q₂+Q₃+Q₄

式中：

Q₂=1．38×10^－9(350+460)⁴×3=1782英国热单位／时

Q₄=300×0．11×290=9570英国热单位

所以，在4小时内使模具达到工作温度所需的热量为

因为在加热的较早阶段中热损失较低，所以，实际上将比计算时间提早达到工作温度。

(二)假设模具在模塑周期的一半中保持敞开状态，则模塑时模具所需的热量为：

Q₀=Q₁+Q₂+Q₃+Q₅

式中：Q₁=840英国热单位／时

Q₅=9×0．4×290=1044英国热单位／时

所以，在模塑时保持模具热量所需的热量为

Q₀=840+2376+1624+1044=5884英国热单位／时

电热

1千瓦小时=3412英国热单位

1英国热单位=0．29瓦小时