Чиллер для ТПА (термопластавтомата): расчёт мощности

Холодопроизводительность чиллера для термопластавтомата (ТПА) определяет не усилие смыкания, а масса полимера, которая остывает в пресс-форме за час. Калькулятор считает её по полимеру и производительности в кг/ч и сразу показывает расход воды.

Откуда берётся тепло

У ТПА два источника тепла, которые отводят водой. Литьё ПЭТ-преформ считают по числу гнёзд и циклу — в задаче о ПЭТ-преформах, литьё алюминия и цинка — в задаче о литье под давлением.

• Пресс-форма. Расплав с температурой 200–280 °C остывает в форме до 40–80 °C. Это основная нагрузка, и она зависит только от полимера и его массы.
• Масло гидравлики. У гидравлических машин 20–30 % мощности привода переходит в нагрев масла. Его тоже охлаждают чиллером, воду на маслоохладитель держат до +30 °C, как в задаче о гидростанции. У электрических ТПА этой нагрузки нет.

Формула

Тепло от пресс-формы:

Q_ф = G × q / 3600

Q_ф — тепло от пресс-формы, кВт; G — производительность, кг/ч; q — удельный теплосъём полимера, кДж/кг; 3600 — число секунд в часе.

Тепло от масла гидравлики принимают равным четверти мощности привода, затем добавляют запас:

Q = (Q_ф + 0,25 × N) × (1 + k)

Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; N — мощность привода гидравлики, кВт; k — запас в долях единицы, обычно 0,10–0,20.

Расход воды через форму:

V = Q / (1,163 × Δt)

V — расход воды, м³/ч; Δt — нагрев воды в форме, °C; 1,163 — теплоёмкость кубометра воды, кВт·ч/(м³·°C), как в расчёте мощности по расходу и температурам.

Пример расчёта

ТПА перерабатывает 60 кг полипропилена в час, масло гидравлики охлаждает отдельный чиллер. Вода на форму 12 °C, нагрев в форме 5 °C, запас 15 %.

1. Тепло от пресс-формы: 60 × 600 / 3600 = 10,0 кВт.
2. Холодопроизводительность с запасом: 10,0 × 1,15 = 11,5 кВт.
3. Расход воды: 11,5 / (1,163 × 5) = 1,98 м³/ч.

Как выглядит установка на 11,5 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 11 кВт; температуру воды там задают свою.

Типовые ошибки

• Считают по усилию смыкания. Две машины по 250 тонн могут отличаться по теплу в разы: нагрузку задают масса отливки и время цикла. Чиллер в итоге либо не справляется, либо взят с лишним запасом.
• Берут паспортную производительность. Реальная равна массе отливки с литниками, умноженной на число циклов в час, и обычно заметно ниже паспортной. Чиллер получается завышенным и работает короткими пусками; как это сказывается на ресурсе компрессора, рассказано в справочнике о сроке службы чиллера.
• Подают на форму слишком холодную воду. Если вода холоднее точки росы в цехе, на форме выпадает конденсат и на изделиях появляются дефекты поверхности. К тому же чем холоднее вода, тем меньше холодопроизводительность одного и того же чиллера.
• Рассчитывают на сухую градирню для масла. Она даёт воду на 5–10 °C теплее наружного воздуха и в жару +30 °C не удержит, масло перегревается. Чиллер с температурой воды до +30 °C держит масло в норме круглый год; сравнение по фактам — в справочнике о драйкулере и чиллере.