Czy temperatura rozgrzanego metalowego stożka powinna spadać w plastikowej obudowie?

4

Podsumowanie

Stalowy stożek jest ogrzewany wstążką nichromową do 45–50 ° C. Umieściłem termoparę typu K na powierzchni metalu, aby zmierzyć ciepło przenoszone na powierzchni metalu. Termopara odczytuje około 45 do 50 ° C, co jest oczekiwane. Problem polega na tym, że kiedy zakładam plastikową nasadkę (obudowę) na metalowy stożek, temperatura drastycznie spada.

Procedura

Istnieje metalowy stożek wykonany ze stali miękkiej.

Drut z nichromu o grubości 0,09 mm jest przyklejany jako pionowy pasek od czubka do dołu na metalowej powierzchni stożka.

Po przeciwnej stronie metalowej powierzchni z końcówki do dołu przykleja się drut z drutu termoparowego o wielkości 40 awg (0,08 mm).

Oba są umieszczane na metalu za pomocą superglue.

Plastikową nasadkę o podobnym kształcie stożka nakłada się na metal. Szczelina powietrzna między metalem a konstrukcją z tworzywa sztucznego wynosi 0,1 mm. W tej szczelinie umieszczony jest drut Nichrome i termopara typu K.

Struktura jest:

plastikowa nasadka -> Termopara (lub drut Nichrome) -> klej (Superglue lub Loctite) -> Metalowa powierzchnia.

Spostrzeżenia

  1. Bez plastikowej nasadki termoelement mierzy około 45 ° C po 4 do 5 minutach ogrzewania.

  2. Po dodaniu plastikowej nasadki temperatura wzrasta do 40 ° C i z trudem dochodzi do 45 ° C. Przybliżony czas potrzebny do osiągnięcia 45 ° C wynosi od 10 do 12 minut.

pytania

  1. Jak można upewnić się, że termopara mierzy temperaturę metalu, a nie plastiku?

  2. Nie chcemy, aby pomiar temperatury zmieniał się po włożeniu plastikowej nasadki. Czy jest jakiś szybki sposób na podgrzanie plastikowej strony i uzyskanie właściwego pomiaru temperatury?

Jestem otwarty na wszelkie sugestie dotyczące ulepszenia tej topologii.

HRG
źródło
przepraszam, teraz nie mam zdjęcia. zazwyczaj bez plastikowej nasadki metalowa powierzchnia nagrzewa się do 45 st. C w ciągu 3 minut. Po wprowadzeniu plastikowej nasadki nagrzewa się powoli i osiąga 45 st. C
HRG
To nie ma dla mnie sensu, ale jedyne przypuszczenie, które mam na myśli, to że plastik wchodzi w kontakt z grzejnikiem, pochłaniając z niego pewną moc, a tym samym obniżając stosunek mocy dostarczanej do powierzchni metalowej, usunąłem swoją odpowiedź, ponieważ wyobrażałem sobie inną inna konfiguracja dla twojego problemu. szczegóły są teraz lepsze, ale znowu schemat byłby świetny (nawet na papierze).
Algo,

Odpowiedzi:

3

W przypadku termoformowania z tworzywa sztucznego lub zachowania cieplnego tego rodzaju zachowanie byłoby oczekiwane. Po prostu, gdy tworzysz plastik, zwykle podgrzewasz plastik, a nie metal.

Powiedzmy, że pracujesz z LDPE , który jest jedynym plastikiem, jaki mogę wymyślić, który nawet zmienia kształt w tych temperaturach. Każdy materiał ma pojemność cieplną - 452 J / kg K dla stali, a LDPE ma 1800 J / kg K - 3400 J / kg K. Do tej odpowiedzi używam 2600 J / kg K. Pojemność cieplna jest jak potrzeba dużo energii, aby zwiększyć 1 kg materiału o 1 K (lub 1 stopień Celsjusza), zakładając, że system jest całkowicie izolowany. Jak widać, LDPE jest większy.

Korzystając z analogii mechaniki płynów, drut jest wężem, dostarczającym energię do wszystkiego, czego potrzebujesz do rozgrzania. Zaopatrzy Twój system w tyle dżuli ciepła na sekundę - to waty zużytej energii elektrycznej. Każdy z twoich materiałów jest jak wiadro, które należy wypełnić. Jednak w przypadku niektórych materiałów rejestracja zmiany temperatury o jeden stopień wymaga o wiele więcej energii - pomyśl o tym jak o wiadrze o dużej średnicy w porównaniu z wiadrem o małej średnicy - wypełnienie wiadra o większej średnicy do tej samej wysokości wymaga dużo więcej wody. Ta sama koncepcja.

Do stali (powiedzmy stożek 1 kg) potrzebujesz 9,04 kJ energii cieplnej, aby podnieść ją z 25 ° C do 45 ° C. Z drutem o mocy 1 kW to 9,04 sekundy - nie ma czasu.

Dodanie masy, powiedzmy 2 kg plastiku do stożka 1 kg, zajmuje teraz:

(2)ksol2600jotksolK.+1ksol452jotksolK.)(45°do-25°do)=113,04kjot

To 12-krotność energii do podgrzania go do tej samej temperatury. W rezultacie zajmuje to 12 razy więcej - a podczas gdy twój oryginalny stożek nagrzewał się tak szybko, że nie musiałeś się martwić stratami, plastik potrwa dłużej, jeśli weźmiesz pod uwagę efekty przenoszenia ciepła.

Krótko mówiąc, zawsze podgrzewaj plastik i formuj go wokół metalu - nie na odwrót.

znak
źródło
Wydaje mi się, że termoformowanie Thankyou jest dobrym rozwiązaniem. Dodałem również szczegółowe wyjaśnienie dotyczące mojej konfiguracji. Prosimy przejrzeć ją i dać mi znać, jeśli masz jakieś sugestie.
HRG,
Przy nowej konfiguracji zaleciłbym umieszczenie plastiku w piekarniku ustawionym na 45 ° C. W ten sposób drut może utrzymać temperaturę 45 ° C, bez oczekiwania na osiągnięcie 45 ° C.
Mark