理论教育 蒸汽加热模具的边界条件优化:共用管道冷却转换边界

蒸汽加热模具的边界条件优化:共用管道冷却转换边界

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于蒸汽加热模具,加热和冷却共用同一套管道系统,因此在冷却过程中,加热边界转化为冷却边界。模具冷却系统边界Γm-c,满足强制对流换热边界条件式中,Tc代表冷却介质的温度(℃);hc为模具冷却管道边界上冷却介质的强制表面传热系数。动力黏度η与运动黏度ν之间的关系为η=ρν为了保证冷却分析中熔体和模具间的热平衡,在模具-熔体边界的模具侧和熔体侧分别施加第二类和第三类边界条件。

蒸汽加热模具的边界条件优化:共用管道冷却转换边界

在快速热循环注塑快速冷却过程中,浇口已经凝固,没有多余的熔体流入型腔,加热系统停止工作,冷却管道内循环通入冷却剂(一般为冷却水),从而达到冷却模具和塑件的目的。在冷却分析中,模具-空气边界Γm-a施加自然对流换热边界条件。对于电加热模具,在冷却过程中,加热棒停止加热,因此可假设模具-加热棒边界的温度梯度978-7-111-46866-0-Chapter11-61.jpg。对于蒸汽加热模具,加热和冷却共用同一套管道系统,因此在冷却过程中,加热边界转化为冷却边界。

模具冷却系统边界Γm-c,满足强制对流换热边界条件

式中,Tc代表冷却介质的温度(℃);hc为模具冷却管道边界上冷却介质的强制表面传热系数

hc可根据Sleicher等[178]提供的方法计算得到

式中,RePrκ分别代表冷却介质的雷诺数、普朗特数和热导率[W/(m·K)];D代表冷却管道的直径(m)。

冷却介质的雷诺数Re可通过下面的方程计算得到

式中,u代表冷却管道内冷却介质的流动速率(m/s);ν为冷却介质的运动黏度(m2/s)。(www.daowen.com)

普朗特数Pr是由流体物性参数组成的一个无量纲参数,即

式中,η代表介质的动力黏度。

动力黏度η与运动黏度ν之间的关系为

η=ρν(11-75)

为了保证冷却分析中熔体和模具间的热平衡,在模具-熔体边界的模具侧和熔体侧分别施加第二类和第三类边界条件。

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