Nghiên cứu cân bằng nhiệt trong khuôn ép phun kênh dẫn nóng

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1. Giới thiệu chung về ngành công nghiệp nhựa Việt Nam và thế giới hiện nay

1.2. Tình hình ngành nhựa trên thế giới

1.3. Tình hình ngành công nghiệp nhựa Việt Nam trong những năm gần đây

1.4. Công nghệ sản xuất sản phẩm nhựa sử dụng công nghệ ép phun

1.5. Khuôn ép phun sử dụng kênh dẫn nóng

1.6. Ứng dụng của công nghệ khuôn ép phun kênh dẫn nóng

1.7. Ưu - nhược điểm của hệ thống kênh dẫn nóng

1.8. Tình hình nghiên cứu kênh dẫn nóng hiện nay

1.8.1. Tình hình nghiên cứu kênh dẫn nóng ở nước ngoài

1.8.2. Tình hình nghiên cứu của hệ thống kênh dẫn nóng ở nước ta

1.9. Tính cấp thiết của đề tài

1.10. Mục tiêu của luận văn

1.11. Nội dung thực hiện của luận văn

1.12. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KÊNH DẪN NÓNG

2.1. Miệng phun dạng T mở

2.2. Miệng phun dạng Van

2.3. Miệng phun đóng mở bằng nhiệt

2.3.1. Vòi phun gia nhiệt bên ngoài

2.3.2. Vòi phun được gia nhiệt bên trong

2.3.3. Vòi phun theo kiểu dẫn nhiệt

2.4. Tam kênh dẫn (Manifold)

2.5. Bạc cuống phun

3. CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NHIỆT CỦA HỆ THỐNG KÊNH DẪN NÓNG

3.1. Các vấn đề cơ bản của truyền nhiệt

3.1.1. Khái niệm về trường nhiệt độ

3.1.2. Phân tích các vấn đề cơ bản của truyền nhiệt

3.2. Phương pháp gia nhiệt kênh dẫn nóng

3.2.1. Hệ thống gia nhiệt bên ngoài

3.2.2. Hệ thống gia nhiệt bên trong

3.3. Phân tích cân bằng nhiệt các tấm kênh dẫn

3.3.1. Hệ thống gia nhiệt của tấm kênh dẫn (manifold)

3.3.2. Tính toán điện năng gia nhiệt tấm kênh dòng chảy

3.3.3. Ứng dụng tính toán cân bằng năng lượng gia nhiệt cho tấm manifold

3.3.4. Phân tích cân bằng nhiệt các vòi phun

3.3.4.1. Các vấn đề trong gia nhiệt vòi phun

3.3.4.2. Phân tích cân bằng nhiệt cho vòi phun gia nhiệt ngoài

4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HÓA TOÁN HỌC VÀ MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ

4.1. Sử dụng phần mềm Matlab mô hình toán học và mô phỏng trường nhiệt độ của vòi phun

4.1.1. Giới thiệu về phần mềm Matlab

4.1.2. Mô hình toán học và mô phỏng trường nhiệt độ của vòi phun

4.2. Sử dụng phần mềm Ansys để mô phỏng phần tử hữu hạn trường nhiệt độ của tấm kênh dẫn nóng

4.2.1. Cơ sở lý thuyết của việc phân tích phần tử hữu hạn

4.2.2. Phân tích các yếu tố phần mềm ANSYS trong kênh dẫn nóng

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

5.1. Kết quả của đề tài

5.2. Hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC A: CHƯƠNG TRÌNH 1 TÍNH TOÁN GIẢI CÁC PHƯƠNG TRÌNH VI PHÚ

PHỤ LỤC B: CHƯƠNG TRÌNH 2 PHƯƠNG TRÌNH PHÂN BỐ NHIỆT DỌC THEO VÁCH

PHỤ LỤC C: CHƯƠNG TRÌNH 3 MỐI LIÊN HỆ GIỮA KHE HỞ VÀ NĂNG LƯỢNG GIA NHIỆT

PHỤ LỤC D: CHƯƠNG TRÌNH 4 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ NHIỆT ĐỘ TẠI MỘT VỊ PHÚ

PHỤ LỤC E: CHƯƠNG TRÌNH 5 MÔ PHỎNG NHIỆT ĐỘ TRONG VÒI PHUN

PHỤ LỤC F: CÂN BẰNG DÒNG CHẢY TRONG KHUÔN KÊNH DẪN NÓNG

PHỤ LỤC G: PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ KÊNH DẪN NÓNG TRONG KHUÔN ÉP

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu chung về nghiên cứu

Nghiên cứu cân bằng nhiệt trong khuôn ép phun kênh dẫn nóng là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ chế tạo máy. Việc duy trì cân bằng nhiệt trong hệ thống này giúp đảm bảo rằng nhựa luôn ở trạng thái nóng chảy trong quá trình ép phun. Hệ thống kênh dẫn nóng mang lại nhiều lợi ích như hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt hơn so với hệ thống kênh dẫn nguội. Để đạt được điều này, cần phải có một cái nhìn tổng quan về các phương pháp gia nhiệt và quy trình ép phun.

1.1 Tình hình nghiên cứu kênh dẫn nóng

Trên thế giới, công nghệ kênh dẫn nóng đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi, đặc biệt ở các quốc gia phát triển. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng kênh dẫn nóng không chỉ giúp tiết kiệm vật liệu mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Tuy nhiên, ở Việt Nam, công nghệ này còn mới mẻ và chỉ được áp dụng tại một số doanh nghiệp lớn do chi phí đầu tư cao. Việc nghiên cứu cân bằng nhiệt trong hệ thống này là cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất và cạnh tranh trong ngành công nghiệp nhựa.

II. Các phương pháp gia nhiệt trong khuôn ép phun

Các phương pháp gia nhiệt cho hệ thống kênh dẫn nóng rất đa dạng, bao gồm gia nhiệt bên ngoài và bên trong. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn tăng cường hiệu suất của khuôn. Một trong những phương pháp phổ biến là sử dụng điện trở để gia nhiệt, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong khuôn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa quy trình ép phun thông qua việc điều chỉnh nhiệt độ có thể cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm.

2.1 Hệ thống gia nhiệt bên ngoài

Hệ thống gia nhiệt bên ngoài thường sử dụng các thiết bị như điện trở để gia nhiệt cho vòi phun và tam manifold. Phương pháp này giúp dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ và cải thiện hiệu suất ép phun. Tuy nhiên, nhược điểm lớn là có thể dẫn đến mất nhiệt trong quá trình vận hành. Việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để cải thiện hiệu suất của hệ thống này là rất cần thiết.

2.2 Hệ thống gia nhiệt bên trong

Gia nhiệt bên trong sử dụng các dây điện trở được đặt trong cấu trúc của vòi phun. Phương pháp này giúp giảm thiểu mất nhiệt và đảm bảo rằng nhựa luôn ở trạng thái nóng chảy. Tuy nhiên, chi phí lắp đặt và bảo trì cho hệ thống này thường cao hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa thiết kế của hệ thống gia nhiệt bên trong có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và độ bền của khuôn.

III. Tính toán và mô phỏng cân bằng nhiệt

Việc tính toán cân bằng nhiệt là rất quan trọng để đảm bảo rằng hệ thống kênh dẫn nóng hoạt động hiệu quả. Sử dụng phần mềm như MATLAB và ANSYS để mô phỏng nhiệt độ trong khuôn giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất khuôn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc mô phỏng nhiệt độ có thể giúp phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi sản xuất thực tế, từ đó cải thiện quy trình sản xuất.

3.1 Mô phỏng nhiệt độ bằng MATLAB

Phần mềm MATLAB cho phép mô phỏng các trường nhiệt độ trong hệ thống kênh dẫn nóng. Qua đó, các thông số như khoảng cách giữa vòi phun và tam manifold có thể được điều chỉnh để đạt được hiệu suất tối ưu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng mô phỏng nhiệt độ giúp dự đoán chính xác các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình sản xuất, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí.

3.2 Sử dụng ANSYS cho phân tích phần tử hữu hạn

Phần mềm ANSYS được sử dụng để phân tích phần tử hữu hạn và mô phỏng nhiệt độ trong kênh dẫn nóng. Công cụ này giúp xác định các điểm nóng và lạnh trong khuôn, từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng ANSYS có thể giúp tối ưu hóa thiết kế khuôn, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí sản xuất.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu cân bằng nhiệt trong khuôn ép phun kênh dẫn nóng đã chỉ ra rằng việc duy trì nhiệt độ ổn định là rất quan trọng cho chất lượng sản phẩm. Các phương pháp gia nhiệt và tính toán mô phỏng cần được cải thiện để đáp ứng yêu cầu sản xuất hiện đại. Hướng phát triển trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa công nghệ gia nhiệt và nâng cao khả năng tự động hóa trong quy trình sản xuất.

4.1 Đề xuất cải tiến công nghệ

Đề xuất cải tiến công nghệ gia nhiệt và nâng cao hiệu suất của hệ thống kênh dẫn nóng là cần thiết. Việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến thiết kế khuôn sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí sản xuất. Điều này không chỉ giúp doanh nghiệp tăng cường khả năng cạnh tranh mà còn đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp nhựa.

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu cân bằng nhiệt trong khuôn ép phun kênh dẫn nóng