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傳熱介質︰水與油哪個更好?



作為傳熱介質,水或油通常被用來加熱或冷卻模具中的樹脂。這兩種傳熱介質究竟哪一種的傳熱效果更好呢?加工商應如何來評判這兩種傳熱介質的傳熱效果?

為了加熱或冷卻模具中的樹脂,加工商通常用水作為低于212℃時的傳熱介質,用油作為高于212℃時的傳熱介質。實際上,由于水在高壓下的沸點高于212℃,因此可適用于更高溫度的場合。一般情況下,在決定是使用油還是使用水作為傳熱介質時,溫度是所要考慮的唯一條件,而很少考慮甚至不考慮傳熱流體的實際特性。
典型的一段和二段微處理器調節的溫度控制單元,可以控制最
高達320℃的水溫
實際上,更重要的是需要確定水和油兩者中哪一種的傳熱效果更好。一般是通過量化熱容來比評水與油的傳熱能力。熱容等于需要加熱的產品的質量乘以流體的比熱,再乘以加熱過程中的溫差。

通過對比發現,水傳導的熱量是同量油傳導熱量的2倍。通常情況下,傳熱效率要求流體可以輕松地流過系統。由于水的密度大約是8.3磅/加侖,而油的密度是7.25磅/加侖,因此,這就意味著每泵送1加侖的油可以多泵送1.05加侖的水,表示水的傳熱性能更優異。此外,泵送低粘度的水和高粘度的油所需要的泵功率也是不同的。水的沸點(溫度)與壓力的關系其實,水與油最重要的區別是二者的熱傳導率不同。在每平方英尺的傳熱表面上,水傳導的熱量是油的4.7倍,也就是說,水比同量的油傳導的熱量多得多。

盡管水可以在更高的溫度下使用,但是機械的設計實際上限定了高溫下水的應用。與油相比,當以水作為傳熱介質時,以320℃作為水的適用溫度上限是比較合適的。

為了防止水沸騰,熱水系統需要在加壓的條件下使用。這是因為,雖然與注塑機的操作壓力相比,這個壓力較低,但是,如果不采取一定的措施,則可能會造成危險。當熱水系統被加壓以後,如果高溫高壓水發生泄漏,一旦與空氣接觸,就會轉化為蒸汽。此時所產生的汽化熱,也就是水從液態轉化為汽態時所需的熱量大約是970 Btu/lb,這部分熱量在由水轉化成蒸汽的過程中損失掉了,從而溫度會迅速降低。

正因如此,當設計水系統時,不管是容器還是軟管,都必須考慮高壓。對于在高于212℃的條件下使用的水系統而言,還要求使用防漏泵。對此,磁耦合泵可以滿足這個要求,它可同時產生高壓頭。壓頭越高,輸送的流量越大,從而可以進一步提高流體在狹窄的模具流道中的傳熱效果。還需要注意的是,只有當模具的溫度降到沸點以下時,才可以對模具進行吹掃。因此,水系統快速冷卻的能力可以縮短達到吹掃模具所要求的溫度的時間。

對于油而言,由于發生泄漏時,油通常不會汽化,所以,當熱油攜帶著本身所有的熱量接觸發生泄漏的表面時,即使很少量的油也會造成燒灼。

綜上所述,使用水作為傳熱介質時,由于不需要更換密封,且傳熱效果更好、更精確,因此水作為傳熱流體是加工商的一個較好的選擇。

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