Чиллер для термоформовочной машины: расчёт охлаждения формы

Чиллер для термоформовочной машины считают по массе листа, которая за час остывает в форме: лист разогрет до 130–170 °C, прижат к холодной форме и должен остыть до 50–60 °C, прежде чем изделие вынут. Калькулятор посчитает холодопроизводительность по производительности, полимеру и мощности нагревателей и покажет расход воды.

Расчёт чиллера для термоформовочной машины

Лист, кг/ч Нагреватели, кВт

Полимер Полистирол — формовка 150 °C Полипропилен — 165 °C АПЭТ — 130 °C ПВХ жёсткий — 140 °C

Температура воды, °C Запас 10 % 15 % 20 %

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

7,8

кВт

Лист в форме, кВт

3,79

Нагреватели, кВт

3,00

Расход воды, м³/ч

1,34

Температура воды, °C

12

Подобрать чиллер на 7,8 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Откуда берётся тепло

• Лист в форме. Это основная нагрузка: тепло, которое лист набрал в зоне нагрева, уходит в форму и дальше в воду её каналов. В форму попадает ориентировочно 70 % тепла листа, остальное лист отдаёт воздуху между нагревом и формовкой и при выгрузке.
• Нагреватели. Инфракрасные панели греют не только лист, но и раму, форму и воздух; на воду формы приходится около 5 % их мощности.
• Облой и обрезки. Кромка листа, которую отрезают после формовки, остывала в той же форме: в расчёт идёт масса листа, а не готового изделия.
• Гидравлика и вакуумный насос. У гидравлических машин масло охлаждают отдельно по задаче о чиллере для гидростанции; у сервоприводных этой нагрузки нет.

Расчёт тот же, что для литья и выдува: массу полимера в час умножают на тепло, которое он отдаёт при остывании. Для выдувных машин и ТПА готовые удельные значения стоят в задачах о выдувной машине и о термопластавтомате.

Формула

Q_л = 0,7 × G × c × (t_ф − 50) / 3600

Q = (Q_л + 0,05 × P_н) × (1 + k / 100)

G_в = Q / (1,163 × 5)

G — масса листа, проходящего через машину, кг/ч; c — теплоёмкость полимера, кДж/(кг·°C), по таблице; t_ф — температура листа при формовке, °C, по таблице; 50 — температура изделия при выгрузке, °C; 0,7 — доля тепла листа, уходящая в форму; Q_л — нагрузка от листа, кВт; P_н — мощность нагревателей, кВт; 0,05 — их доля, попадающая в воду формы; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; G_в — расход воды, м³/ч, при нагреве на 5 °C, как в расчёте мощности по расходу и температурам.

Воду на форму подают 10–15 °C: холоднее — на форме и листе выпадает конденсат и остаются пятна, теплее — растёт время охлаждения и цикл. Это серийный диапазон, чиллер подбирают по общему ряду; для одной машины это обычно класс мини-чиллеров.

Пример расчёта

Машина формует стаканы из ПС: 150 кг/ч листа, формовка при 150 °C, нагреватели 60 кВт, вода 12 °C, запас 15 %.

1. Нагрузка от листа: 0,7 × 150 × 1,3 × (150 − 50) / 3600 = 0,7 × 5,417 = 3,792 кВт.
2. От нагревателей: 0,05 × 60 = 3,00 кВт.
3. Сумма: 3,792 + 3,00 = 6,792 кВт.
4. Холодопроизводительность: 6,792 × 1,15 = 7,81 кВт, округлённо 7,8 кВт.
5. Расход воды: 7,81 / (1,163 × 5) = 1,34 м³/ч.

Как выглядит установка на 7,8 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 8 кВт; температуру воды там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать по массе изделий. Облой у стаканов и лотков доходит до 30–50 % листа и остывает в той же форме. Чиллер по готовым изделиям не успевает за циклом.
• Считать по мощности нагревателей. 60 кВт нагревателей — это не 60 кВт в воду: большая часть уходит с листом и в воздух. Чиллер по нагревателям в разы больше нужного и работает короткими пусками.
• Слишком холодная форма. При воде 7 °C лист «замораживается» у стенки и плохо вытягивается по углам, появляются конденсат и матовые пятна. Нужную температуру получают подмесом по расчёту температуры смешения.
• Общий контур с ТПА без запаса воды. Термоформовка работает циклами по несколько секунд, нагрузка пульсирует; без бака-аккумулятора температура воды гуляет и у соседних машин.