在拉條造粒中，確定水浴應該有多長(cháng)可能是初始系統設計中更容易被忽視的問(wèn)題之一。
對于很多不夠專(zhuān)業(yè)的工廠(chǎng)而言，水浴的長(cháng)度通常最終不是由理論方法或實(shí)踐經(jīng)驗決定的，而是由生產(chǎn)車(chē)間剩余的空間大小決定的。如果水浴太短，這可能會(huì )導致切粒的問(wèn)題，如果水浴太長(cháng)，則會(huì )造成空間浪費。
一些加工商很幸運，之前有經(jīng)驗可以讓他們知道新水浴應該持續多長(cháng)時(shí)間。其他人應該考慮使用基于非穩態(tài)傳熱方程的理論方法來(lái)得出水浴的理論長(cháng)度。
多年來(lái)，許多擠出工藝專(zhuān)家已經(jīng)探索了這些理論方法。這篇文章的目的是提供一個(gè)捷徑，讓您大致了解水浴應該持續多長(cháng)時(shí)間。
首先，您需要知道您的生產(chǎn)線(xiàn)速度。完成后，您需要找到如圖1中所示的海斯勒圖。不同的擠壓形狀有不同的海斯勒圖，因此請確保選擇正確的海斯勒圖。這些海斯勒圖表很容易通過(guò)谷歌搜索獲得。
圖1是圓柱體的 Heisler 圖，為您的計算選擇正確的圖很重要，這一個(gè)可用于拉條造粒。
、
這些藍線(xiàn)都是您要冷卻的物體的逆畢奧數(用于傳熱計算的無(wú)量綱量)。要獲得您的水浴應該持續多長(cháng)時(shí)間的大致數字，請關(guān)注標有0的藍線(xiàn)。為什么？因為聚合物通常是不良的導熱體，股線(xiàn)很細，而且你有穩定的水流通過(guò)你的水浴。
如果其中一種情況不適用，您將必須找到水浴的水力直徑；用于冷卻料條的水的雷諾數、普朗特數和努塞爾數以及對流傳熱系數來(lái)確定要使用的正確線(xiàn)路。如果這聽(tīng)起來(lái)很可怕，只需參考標有0的藍線(xiàn)即可。
二
然后我們計算接近溫度Θ*。這基本上是您的塑料從模頭出來(lái)的溫度與您希望塑料在被切成顆粒之前的溫度之比。
如果您需要關(guān)于所需塑料溫度應該是多少的指導，您可以在網(wǎng)上搜索您感興趣的聚合物的“軟化點(diǎn)”，然后從中減去20°F。對于聚丙烯，已發(fā)現192F的效果很好，但所需溫度取決于特定的聚合物和造粒機能力。例如：
Θ*= (T plastic, desired–T water)/(T plastic, initial –T water)=(192℉–78℉)/(420℉–78℉) = 0.31
現在有了藍線(xiàn)編號0和接近溫度，我們可以從海斯勒圖表中確定傅里葉數。您將接近溫度Θ*放在左側，然后向右移動(dòng)，直到您碰到代表畢奧逆數的藍線(xiàn)。如圖2所示，傅立葉數約為0.32。
、
三
有了傅里葉數，我們現在可以計算出塑料線(xiàn)達到所需溫度所需的時(shí)間。我在這個(gè)例子中使用了PP，我試圖冷卻的PP料條的半徑為0.00239m(這是我從我的?？字睆降玫降?。
α=PP的熱擴散系數=9.6x10-8m2/sec
t=(F0×r02)/α=(0.32x0.00239m2)/(9.6×10-8m2/s) =18.77秒
既然我們知道了在水浴中所需的時(shí)間，我們就可以使用之前計算出的線(xiàn)速度來(lái)計算預測的水浴長(cháng)度。
L水浴=t×線(xiàn)速度=18.77秒×2.500英尺/秒=47英尺
如果您計算出的水浴比您設施中的空間長(cháng)，您可以嘗試以下操作：
• 如果您的冷卻水溫度高于72℉，則購買(mǎi)或租用冷卻器以降低進(jìn)水溫度。
• 使用噴淋棒，利用蒸發(fā)冷卻來(lái)進(jìn)一步冷卻料條。
• 調整水浴輥設置以在水浴中沿長(cháng)度或高度多次通過(guò)。
• 使用多個(gè)水浴而不是一個(gè)水浴。
請記住，這是一種讓您大致了解水浴時(shí)間的方法。為了全面披露，使用這種技術(shù)有一些缺點(diǎn)，因為它忽略了這些因素的影響：
• 拉條的數量；
• 結晶聚合物從熔融態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)的熔化熱；
• 常數值(即聚合物的熱容量)隨著(zhù)溫度的變化而變化；
• 料條離開(kāi)并重新進(jìn)入水槽的次數；
• 添加劑或填料的使用及其對物理特性的影響。
此外當一根塑料線(xiàn)進(jìn)入水浴時(shí)，它會(huì )加熱它周?chē)乃蛐纬梢粋€(gè)蒸汽夾套。這導致水浴實(shí)際上是試圖在冷卻料條之前冷卻熱水層，這會(huì )延遲水浴的冷卻效果。在沒(méi)有任何湍流的情況下，您基本上只能?chē)L試用溫水冷卻熱塑料線(xiàn)——這是一種次優(yōu)的冷卻情況。
最后的最后，驗證您要冷卻的塑料的熱物理特性是極有必要的，否則當您的塑料不像教科書(shū)或技術(shù)文章告訴您的那樣表現時(shí)，您可能會(huì )感到不愉快。
