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
Bez plastikowej nasadki termoelement mierzy około 45 ° C po 4 do 5 minutach ogrzewania.
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
Jak można upewnić się, że termopara mierzy temperaturę metalu, a nie plastiku?
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.
Odpowiedzi:
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:
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.
źródło