加熱棒的案例
有多少人關注到注塑機里面的加熱棒電熱管單頭管？？？？
找了好多帖子，看了好多論壇，沒看有人說說注塑機里面的加熱棒，電熱管，單頭管。 跟注塑機自己的價值相比，加熱棒只能算是摸具中的一個小部件。 偏偏這一個小部件會影響到注塑機的使用。 希望各路大神能多提供些資料供大家參考。耶多發表下意見，讓大家討論討論。
某鋼廠二棒線及二高線加熱爐長路徑管道系統阻力計算 ￥15
本次模擬對象為某鋼廠二棒線及二高線加熱爐管道及除塵器，共2套系統：1）煤煙脫硫除塵系統；2）空煙脫硫除塵系統；煤煙系統中二棒加熱爐煤煙及2臺高線加熱爐煤煙共3路煙氣混合后進入SDS脫硫除塵裝置，經脫硫除塵后通過引風機排放；空煙系統中二棒加熱爐空煙及2臺高線加熱爐空煙共3路煙氣混合后進入SDS脫硫除塵裝置，經脫硫除塵后通過引風機排放。現采用CFD技術對上述兩套系統100%負荷及50%負荷時，各支管阻力、母管及脫硫除塵系統總阻力計算。
長路徑管路建模分析時，管路幾何建模簡化原則：保留關鍵特征（彎頭、閥門、變徑管），簡化次要結構（法蘭、小支管）。長直管段可用等效粗糙度代替詳細幾何（節約計算資源）。
網格要求：近壁區網格y+≈30~300（壁面函數法）或y+≤1（低Re數模型）。彎頭、閥門處加密網格（邊界層至少3層），直管段可適當粗化。
2、 計算模型及邊界條件
2.1 模型建立
根據圖紙進行三維建模，含3路進口管道及除塵器，模型如下：
圖1（a）煤煙系統三維模型
圖1（b）煤煙系統各監測面位置
圖2（a）空煙系統三維模型
圖2（b）空煙系統各監測面位置
2.2 邊界條件
計算參數如下，進口邊界條件為速度進口，各進口速度見下表。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面，濾袋設定為多孔介質邊界。
展開 實用——家電模具外圍件設計標準
1.為方便加熱棒的拆卸，加熱棒和加熱棒接線盒之間需安裝快換插頭，并做好標識，見圖1-1中部件⑦。
2.外漏電線出廠時均需外包電線保護套，見圖1-2中部件⑧。
3.左右側的加熱棒排布接線盒需使用圓形墊塊，以方便走線，見圖1-1中部件⑨。
4.天側的加熱棒及熱電偶接線盒優先考慮直接固定在模具上，不使用圓形墊塊，除非空間受限時才使用圓形墊塊
BWR全尺度棒束基準試驗簡介
表3 空泡份額測量精度評估
2.4 臨界功率測量
在階段2的臨界功率試驗中，采用了階段1的空泡份額測量系統，測試段為8×8的Burn Up燃料棒束。
試驗包括壓降的測量和臨界功率的測量兩部分。壓降的測量分別在單相和兩相的條件下進行，涵蓋了BWR常見的操作工況。臨界功率通過增加棒束功率過程中對加熱棒的熱電偶信號進行監控實現，當燃料棒表面的溫度峰值高于穩態下溫度水平14℃時，認為達到了臨界功率。
模擬了兩種典型的BWR瞬態工況，即功率瞬態（汽機脫扣）和流動瞬態（循環泵跳泵）。
3. 燃料組件
3.1 燃料組件類型
試驗共采用了兩種燃料組件類型，分別對應空泡份額試驗和臨界功率試驗。在試驗過程中，共有5種不同的組件幾何參數和功率分布，如下表所示。
3.2 加熱棒
試驗中采用電加熱棒模擬核燃料棒。電加熱棒的包殼、絕緣體、加熱器的材料分別為Inconel、氮化硼、鎳鉻鐵合金，其結構和參數如下圖表所示。
圖5 電加熱棒結構示意圖
3.3 格架
格架用于支撐燃料棒，研究表明，格架對提高CHF有好處。在BFBT試驗中采用了兩種形式的格架，即Grid Type和Ferrule Type，分別如下圖所示。
圖6 Ferrule Type格架
圖7 Grid Type格架
4. 試驗工況
BFBT基準試驗獲得了大量的試驗數據。在階段1的工作中，分別進行了穩態和瞬態的空泡份額測量試驗，獲得了空泡份額在子通道級網格上的分布和在0.3×0.3的網格尺寸上的分布。在階段2的工作中，分別進行了單相和兩相的壓降測量、穩態的臨界功率測量、瞬態的臨界功率測量等。試驗數據總結如下表。
5.
展開 
編程實例｜如何利用PLC對電熱水壺做加熱控制？
當第一次按下啟動按鈕時，就計數計1次，計數器C0的常開觸點導通，此時當當前的溫度小于100℃時就啟動加熱棒。當當前溫度大于等于100℃時，就復位掉計數器C0。在往下的過程當中，只要當前溫度小于30℃時就啟動加熱棒。
程序如圖3-6所示。
圖3-6 程序設計
文章來源技成培訓網，作者：林瑞花
Moldex3D模流分析之支持歧管和模溫機的建立和模擬
功能
? 預測塑件、模具嵌件、冷卻水路、加熱棒…等各種組件構成的溫度分布，評估冷卻與加熱系統的控溫設計
? 檢視模溫瞬時變化響應，特別適用急冷急熱、感應加熱…等等多種冷熱切換的變模溫制程
? 提供簡易冷卻分析模塊，快速驗證模具冷卻系統設計
? 進 階熱澆道分析 模塊 可確認熱澆道設計效果，模擬熱澆道內部復雜構造(包含加熱棒控制)
? 快速建立各種水路幾何(包含模外歧管)，并可根據產品自動構建異形水路
? 混合流場與溫度場進行3D 實體水路分析 ，解析異型水路冷卻效果
? 支持輸入現場模溫機規格，取得更貼近真實的水管壓力及流量信息
? 支持模具預熱分析，評估模溫初始狀態，幫助減少無效生產模次
? 支持模擬塑件頂出過程，評估頂出時間對于小型產品的翹曲影響
特色
塑件冷卻分析
? 計算塑件、流道、嵌件的3D溫度分布
? 計算固化區域
? 計算熱傳率及熱散量
? 預估所需冷卻時間
模座冷卻分析
? 計算模座、模座嵌件、冷卻水路的實體溫度分布
? 計算冷卻水路效應
? 計算塑件嵌件之效用(Moldex3D MCM 為必備模塊)
? 計算多材質的嵌件，如：鈹銅
? 計算加熱棒效應
冷卻水路分析
? 計算冷卻水路的冷卻液溫度分布
? 計算冷卻水路的壓降
? 分析冷卻水路的雷諾數
? 支持傳統/異形水路和 3D流體動力學模擬
? 支持歧管和模溫機的建立和模擬
展開 Moldex3D模流分析之Cool真實3D技術
功能
? 預測塑件、模具嵌件、冷卻水路、加熱棒…等各種組件構成的溫度分布，評估冷卻與加熱系統的控溫設計
? 檢視模溫瞬時變化響應，特別適用急冷急熱、感應加熱…等等多種冷熱切換的變模溫制程
? 提供簡易冷卻分析模塊，快速驗證模具冷卻系統設計
? 進 階熱澆道分析 模塊 可確認熱澆道設計效果，模擬熱澆道內部復雜構造(包含加熱棒控制)
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? 混合流場與溫度場進行3D 實體水路分析 ，解析異型水路冷卻效果
? 支持輸入現場模溫機規格，取得更貼近真實的水管壓力及流量信息
? 支持模具預熱分析，評估模溫初始狀態，幫助減少無效生產模次
? 支持模擬塑件頂出過程，評估頂出時間對于小型產品的翹曲影響
特色
塑件冷卻分析
? 計算塑件、流道、嵌件的3D溫度分布
? 計算固化區域
? 計算熱傳率及熱散量
? 預估所需冷卻時間
模座冷卻分析
? 計算模座、模座嵌件、冷卻水路的實體溫度分布
? 計算冷卻水路效應
? 計算塑件嵌件之效用(Moldex3D MCM 為必備模塊)
? 計算多材質的嵌件，如：鈹銅
? 計算加熱棒效應
冷卻水路分析
? 計算冷卻水路的冷卻液溫度分布
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展開 Moldex3D模流分析模型頁簽之匯入和分析
加熱棒：將線條設為加熱棒可啟用進階冷卻設定，并需要指定加熱棒直徑。
金線：將線條設為金線可啟用金線偏移分析，并需要指定金線直徑及材料組名。
?接頭設定
在選項中，勾選以啟動六面體為主的實體網格，則流道之間的節點即可選擇，并可設定連接形式。
可用的類型將隨著流道連接的數量和角度而不同，以下為簡單的圖示。
注：當選擇復數個接頭一起設定型式時，如果選擇的接頭含有兩種以上型式，則當下的型式會顯示為灰色，但新選擇的形式則會指定到全部被選取的。
?模型厚度 (Model Thickness)
點擊模型厚度 (Model Thickness) 來顯示模型厚度的分布在對象表面，并使用拖曳功能或鍵入數值來調整顯示上下限。點擊 OK 可結束。
展開 基于機智云的STC單片機水溫智能控制系統的設計與實現
直流加熱電源采用集成24V/200W的開關電源供電。5V和3.3V的電源分別為STC單片機最小系統和ESP8266無線WiFi模塊供電，其中STC單片機最小系統包括電源電路、復位電路、時鐘電路及下載電路。硬件原理圖如圖3所示。
圖3 系統工作電源及最小系統工作原理圖
2.3 信號采集及電機攪拌原理圖
溫度采集采用DS18B20傳感器對水溫進行采集，加熱系統采用直流加熱棒進行加熱。在整個加熱和水溫采集環節，發現采集的溫度點不一樣，得出溫度控制參數不一致，經過不斷實驗和發現，溫度在加熱過程中存在不均勻現象，會有不同溫區存在。為解決水溫不均勻的現象，設計一種攪拌裝置，在水溫加熱過程中周期性對加熱區的水進行攪拌，使得DS18B20能夠采集到較準確的水溫值，在整定PID過程中能夠得到更為準確的PID參數，進而提高系統穩定性和可靠性。硬件原理圖如圖4所示。
圖4 信號采集及電機攪拌硬件原理圖
2.4 信號輸出驅動及液晶顯示電路原理圖
系統采用24V/200W直流電對加熱棒進行加熱，加熱棒的溫度直接影響水的溫度，因此控制加熱棒溫度就能控制水的溫度。設計一種PWM（脈寬調制）信號對直流加熱棒的驅動電壓加熱時間進行控制，進而控制加熱的熱能，PWM信號是實際溫度與設定溫度的差值通過PID計算得到的一個控制值，能夠精確控制溫度信號。為使控制器的PWM輸出能夠控制24V/200W的驅動信號，用SSR單項固態繼電器設計了輸出驅動電路，經反復實驗表明，該驅動電路能夠滿足系統的要求。其顯示部分用帶中文字庫的字符液晶ST7920控制的12864顯示溫度數據和溫度設定，并實現溫度曲線的實時繪制和溫度控制時間的顯示。其硬件原理圖如圖5所示。
展開 Moldex3D模流分析之實體水路分析實現虛實整合
透過三種不同冷卻效率的材料設計，銅針、加熱棒及噴泉式水路進行實驗。使用Moldex3D在虛擬環境中量化比較這三種冷卻技術，并將模擬結果與實際測量值比對。
挑戰
要能精確地預測冷卻結果與成型有關的潛在問題，是一大挑戰。在許多情況下，預測所需的冷卻時間對于項目的成功與否十分關鍵。與標準冷卻設計不同，工程驗證冷卻設計會增加模具成本；卻可能因此高度獲利。合理化模具成本的關鍵在于能否精確使用軟件預測，降低整體開發時間。
解決方案
使用 BLM 制作所有組件實體網格以符合「真實環境」
使用 CFD 模塊以應對「真實」情況
效益
采紊流的噴流管設計與真實數據的誤差為9%
采紊流的等壓線設計與真實數據的誤差為0%
采紊流的銅設計與真實數據的誤差為4%
采層流的鋼設計與真實數據的誤差為2%
案例研究
MGS制作了三種不同的冷卻模仁設計，分別是以銅針、冷卻棒及噴泉式水路的冷卻進行實驗，再將模擬結果與實際測量值比對。首先，會在實際的實驗中使用CFD 板量測冷卻速率、溫度和壓力數據。圖一是CFD 板仿真成型冷卻設計配置圖。圖二則為冷卻套件配置透視圖，主要是由外殼、主芯和加熱塊所組成，由金屬3D打印所制；并使用筒式加熱器作為熱量來源，以及熱電偶測量溫度變化。
圖一 CFD板實驗配置與仿真配置示意圖
圖二 冷卻設計實驗配置與仿真配置示意
由圖三可以看到三種不同冷卻設計與單純金屬模具加工冷卻水路測試示意圖，分別以加熱棒、銅針和噴泉式水路進行冷卻，以上透過實驗的條件進行模擬分析的設定。
展開 Moldex3D模流分析之Studio前處理
接著，加熱棒或加熱線圈也可使用.stl格式匯入。如果曲線以.igs格式匯入，需使用屬性功能設定加熱棒的直徑。
匯入所有仿真需考慮的組件（例如：熱流板或熱嘴）之后，用戶能開始設定其屬性為熱澆道金屬并獨立命名。Moldex3D Studio也提供流道組件的三種屬性選項，包括熱流道套件、熱流板及熱嘴。用戶能對每個組件設定適合的類型以及顏色作為區別。
熔膠流道設定為熱流道屬性
.stl格式的加熱線圈
其他熱澆道組件：熱流板與熱嘴
熱澆道金屬的屬性與類型
組件設定完成之后，用戶將可在 Moldex3D Studio 指定熱邊界條件，例如：熱傳導面。使用者能選擇已設定為熱澆道金屬的組件，點擊（手）按鈕，選取的表面將被設定為熱傳導面并將以綠色標示。所選擇的區域將被認定為與金屬模座直接接觸，因此熱能藉由熱傳導從該處散逸。另一方面，熱澆道金屬組件上未設定的表面將被認定為熱絕緣。在輸出網格模型之前，必須確認塑件、流道、冷卻水路及模座的網格已產生完畢。
熱傳導面設定
展開 
Moldex3D模流分析之Pre-Processing in Moldex3D Studio
接著，加熱棒或加熱線圈也可使用.stl格式匯入。如果曲線以.igs格式匯入，需使用屬性功能設定加熱棒的直徑。
匯入所有仿真需考慮的組件（例如：熱流板或熱嘴）之后，用戶能開始設定其屬性為熱澆道金屬并獨立命名。Moldex3D Studio也提供流道組件的三種屬性選項，包括熱流道套件、熱流板及熱嘴。用戶能對每個組件設定適合的類型以及顏色作為區別。
熔膠流道設定為熱流道屬性
.stl格式的加熱線圈
其他熱澆道組件：熱流板與熱嘴
熱澆道金屬的屬性與類型
組件設定完成之后，用戶將可在 Moldex3D Studio 指定熱邊界條件，例如：熱傳導面。使用者能選擇已設定為熱澆道金屬的組件，點擊（手）按鈕，選取的表面將被設定為熱傳導面并將以綠色標示。所選擇的區域將被認定為與金屬模座直接接觸，因此熱能藉由熱傳導從該處散逸。另一方面，熱澆道金屬組件上未設定的表面將被認定為熱絕緣。在輸出網格模型之前，必須確認塑件、流道、冷卻水路及模座的網格已產生完畢。
熱傳導面設定
展開 Moldex3D仿真分析之Prepare Transient Setting
Prepare Transient Setting
冷卻程序設定
在加工精靈中單擊下一步使設定與先前相同，但冷卻方式調整為瞬時并單擊冷卻水路/加熱棒，此時會跳出窗口說明更改冷卻方式可能導致 "冷卻水路/加熱棒" 重置回預設，并按下是。在冷卻進階設定精靈中，設定控制點為2，控制點1-1的時間為充填與保壓時間的總和(0.47+5=5.47)，控制點1-2的時間設定為1-1的時間再加上冷卻時間 (5.47+20=25.47)。將第一個與第三個時間點(0與25.47秒)的溫度增加 (150℃) 并調整冷卻液(油)，其余保持不變，單擊確認、完成結束加工條件設定步驟。
冷卻計算參數
單擊主頁簽中的計算參數開啟精靈，彈出窗口選擇僅重置不一致設定，將光標移至流動/保壓頁簽里輸出檔案次數中的充填結果右側并單擊編輯。在數據編輯中，調整充填分析與保壓分析的數值(5)后單擊確認鍵。接著換到冷卻頁簽并單擊輸出檔案次數右側的編輯(將游標移至該處)。在數據編輯中修改冷卻結果與開模的數值(20與5)后單擊確認鍵。單擊下方計算參數右側的編輯，調整數據編輯中的計算參數(最大周期=10，溫度允許誤差為模座內部最大變異溫度并依據溫度0.1℃)，接著單擊確認鍵離開數據編輯。冷卻計算參數已設定完成，單擊確認鍵關閉計算參數設定。
展開 Moldex3D模流分析之Transient Setting
Prepare Transient Setting
l 冷卻程序設定
在加工精靈中單擊下一步使設定與先前相同，但冷卻方式調整為瞬時并單擊冷卻水路/加熱棒，此時會跳出窗口說明更改冷卻方式可能導致 "冷卻水路/加熱棒" 重置回預設，并按下是。在冷卻進階設定精靈中，設定控制點為2，控制點1-1的時間為充填與保壓時間的總和(0.47+5=5.47)，控制點1-2的時間設定為1-1的時間再加上冷卻時間 (5.47+20=25.47)。將第一個與第三個時間點(0與25.47秒)的溫度增加 (150℃) 并調整冷卻液(油)，其余保持不變，單擊確認、完成結束加工條件設定步驟。
l 冷卻計算參數
單擊主頁簽中的計算參數開啟精靈，彈出窗口選擇僅重置不一致設定，將光標移至流動/保壓頁簽里輸出檔案次數中的充填結果右側并單擊編輯。在數據編輯中，調整充填分析與保壓分析的數值(5)后單擊確認鍵。接著換到冷卻頁簽并單擊輸出檔案次數右側的編輯(將游標移至該處)。在數據編輯中修改冷卻結果與開模的數值(20與5)后單擊確認鍵。單擊下方計算參數右側的編輯，調整數據編輯中的計算參數(最大周期=10，溫度允許誤差為模座內部最大變異溫度并依據溫度0.1℃)，接著單擊確認鍵離開數據編輯。冷卻計算參數已設定完成，單擊確認鍵關閉計算參數設定。
展開 Moldex3D模流分析之Application
關于進階熱澆道分析，需設定加熱線圈的加熱方式及指定熱澆道金屬的材料性質。在下圖中，加熱棒ID與感測節點ID可使用顯示／隱藏功能（Show/Hide）顯示與隱藏。在熱澆道系統中設定不同加熱線圈的功率數值時，可以依顯示的ID編號進行辨別。
組件ID
此外，加熱系統控制方式建議使用瞬時 (Transient) 設定模式。加熱線圈可由溫度或功率進行控制。
冷卻設定
加熱棒設定
提示：如果選擇依據溫度為加熱方式，加熱線圈的設定會以溫度（°C）作為設定的條件。同理，如果選擇依據功率，加熱線圈設定會以功率（W或W/cm2）作為設定的條件。
2. 進階設定 (Advanced Setting)
模具嵌件與熱澆道金屬的溫度設定能在模具嵌件初始溫度（mold insert initial temperature）的設定頁面中進行設定。
模具嵌入件初始溫度設定
關于熱澆道金屬，能在模具材料（mold metal material）的頁面中設定屬性，且需要的屬性有密度、比熱、熱導系數、彈性模數、浦松比（Poisson ration）及線性熱膨脹系數（CLTE）。
模具金屬材料設定
3. 計算參數 (Computation Parameter)
在下圖中，計算參數的冷卻 (Cool) 頁面中需選擇進階熱澆道的選項，以執行進階熱澆道分析。該選項若沒勾選，則熱澆道中的熔膠溫度假設為不隨時間變化。如果沒有組件被設定為熱澆道金屬，進階熱澆道的選項將會呈現灰色鎖住的狀態。除瞬時與穩態冷卻分析選項的默認值之外，用戶也可設定全瞬時冷卻分析的參數，以取得更精確的分析結果。
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