Nghiên cứu đặc tính và hiệu suất của ống nhiệt trong ứng dụng khuôn ép nhựa

• Tác giả: Nguyễn Văn Hên
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Sơn Minh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
• Đề tài: Nghiên cứu về hiệu suất truyền nhiệt của ống nhiệt nhằm ứng dụng cho quá trình điều khiển nhiệt độ cho khuôn phun ép nhựa
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của ống nhiệt
• 1.2. Nghiên cứu về ống nhiệt trong và ngoài nước
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.4. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu và giới hạn đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.7. Kết cấu của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ống nhiệt
• 2.1.1. Cấu tạo của ống nhiệt
• 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của ống nhiệt
• 2.2. Phân loại ống nhiệt
• 2.2.1. Theo lực tác dụng để đưa chất lỏng ngưng quay trở về phần sôi
• 2.2.2. Theo phạm vi nhiệt độ sử dụng
• 2.2.3. Theo môi chất nạp
• 2.2.4. Theo mục đích sử dụng ống nhiệt
• 2.2.5. Theo hình dạng ống
• 2.3. Ưu điểm của ống nhiệt
• 2.4. Ứng dụng của ống nhiệt
• 2.4.1. Làm mát linh kiện điện tử
• 2.4.2. Làm nóng nước sử dụng năng lượng mặt trời
• 2.4.3. Chống tan băng các trụ của đường ống dẫn dầu
• 2.4.4. Tái sử dụng nhiệt thải
• 2.4.5. Một số ứng dụng khác của ống nhiệt
• 2.5. Môi chất nạp và vật liệu làm ống nhiệt
• 2.5.1. Chọn môi chất nạp
• 2.5.2. Vật liệu làm ống nhiệt
• 2.5.3. Cách nạp môi chất vào ống nhiệt
• 2.6. Công suất nhiệt của ống nhiệt
• 2.6.1. Công suất nhiệt toàn bộ
• 2.6.2. Công suất nhiệt trong
• 2.7. Ảnh hưởng của lượng nạp môi chất và góc nghiêng tới công suất nhiệt trong Qi của ống nhiệt
• 2.7.1. Ảnh hưởng của lượng nạp
• 2.7.2. Ảnh hưởng của góc nghiêng
• 2.8. Các loại giới hạn công suất nhiệt của ống nhiệt trọng trường
• 2.8.1. Giới hạn âm thanh
• 2.8.2. Giới hạn sôi
• 2.8.3. Giới hạn lôi cuốn
• 2.9. Chọn chiều dài phần sôi và phần ngưng của ống nhiệt trọng trường
• 2.10. Cơ sở lý thuyết hệ thống giải nhiệt cho khuôn ép phun nhựa
• 2.10.1. Giới thiệu về hệ thống giải nhiệt khuôn
• 2.10.2. Giới thiệu về hệ thống giải nhiệt khuôn
• 2.10.3. Hệ thống kênh dẫn bằng cách khoan thẳng thông thường
• 2.10.4. Mô hình vật lý và tính toán nhiệt cho hệ thống giải nhiệt khuôn
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VỀ ỐNG NHIỆT ỨNG DỤNG CHO KHUÔN ÉP NHỰA
• 3.1. Điều khiển nhiệt độ
• 3.2. Relay điều khiển nguồn điện trở
• 3.3. Bộ nguồn 220 VAC/24 VDC
• 3.4. Đồng hồ đo thời gian
• 3.5. Cốc thủy tinh
• 3.6. Đồng hồ đo áp suất hơi 20 kgf/cm2
• 3.7. Cảm biến nhiệt độ
• 3.8. Điện trở gia nhiệt hình trụ (heater)
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Tiến hành thí nghiệm
• 4.2. Với ống nhiệt theo mô hình 1 (Hình 3.1), sử dụng điện trở nhiệt dạng trụ tròn
• 4.2.1. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình theo thời gian của điểm giữa, điểm trên và sự thay đổi về áp suất hơi trung bình bên trong của ống nhiệt khi tiến hành thí nghiệm với sự thay đổi nhiệt độ gia nhiệt và tỉ lệ thể tích nước chứa trong ống nhiệt
• 4.2.2. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình theo thời gian của điểm đáy, điểm giữa, điểm trên và sự thay đổi về áp suất hơi bên trong của ống nhiệt khi tiến hành thí nghiệm với nhiệt độ gia nhiệt ở phần sôi ống nhiệt ở 210 0C và tỉ lệ thể tích nước chứa trong ống nhiệt 10 %
• 4.3. Với ống nhiệt theo mô hình 2 (Hình 3.2), sử dụng điện trở nhiệt dạng tròn
• 4.3.1. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình theo thời gian tại điểm trên của ống nhiệt khi nhiệt độ cài đặt ở điểm dưới của ống nhiệt 180 0C với tỉ lệ nước bên trong ống nhiệt lần lượt là 40 %, 50 % và 60 %
• 4.3.2. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi áp suất trung bình bên trong ống nhiệt khi nhiệt độ cài đặt ở điểm dưới của ống nhiệt 180 0C với tỉ lệ nước bên trong ống nhiệt lần lượt là 40 %, 50 % và 60 %
• 4.3.3. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình theo thời gian tại điểm trên của ống nhiệt (khi nhiệt độ ở điểm trên của hộp nhiệt đạt 150 0C tiến hành mở Van cấp nhiệt vào khối nhiệt)
• 4.4. Với ống nhiệt theo mô hình 3 (Hình 3.3), sử dụng điện trở nhiệt dạng tròn
• 4.4.1. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình theo thời gian tại 2 điểm A và B trên khối nhiệt hình chữ C với các trường hợp mở Van theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 2 và 3 và cả 4 Van để cấp nhiệt vào hộp nhiệt hình chữ C
• 4.4.2. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình tại điểm A và B trên khối nhiệt hình chữ C khi cấp nhiệt ở vị trí Van 1
• 4.4.3. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình tại điểm A và B trên khối nhiệt hình chữ C khi cấp nhiệt ở vị trí Van 2
• 4.4.4. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình tại điểm A và B trên khối nhiệt hình chữ C khi cấp nhiệt ở vị trí Van 3
• 4.4.5. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình tại điểm A và B trên khối nhiệt hình chữ C khi cấp nhiệt ở vị trí Van 4
• 4.4.6. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình tại điểm A và B trên khối nhiệt hình chữ C khi cấp nhiệt ở cả 2 Van 2 và 3
• 4.4.7. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ trung bình tại điểm A và B trên khối nhiệt hình chữ C khi cấp nhiệt ở cả 4 Van
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hiệu suất ống nhiệt cho khuôn ép nhựa

Nghiên cứu về hiệu suất ống nhiệt cho khuôn ép nhựa là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ chế tạo. Ống nhiệt được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình sản xuất, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu thời gian sản xuất. Việc tối ưu hóa hiệu suất ống nhiệt không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt của ống nhiệt và ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp ép nhựa.

1.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng của ống nhiệt

Ống nhiệt đã được phát minh từ thế kỷ 19 và đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển. Từ những ứng dụng ban đầu trong công nghiệp đến việc sử dụng trong các thiết bị điện tử, ống nhiệt đã chứng minh được tính hiệu quả của mình trong việc truyền nhiệt. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc cải tiến thiết kế và chất liệu của ống nhiệt có thể nâng cao đáng kể hiệu suất ống nhiệt.

1.2. Ý nghĩa của nghiên cứu hiệu suất ống nhiệt

Nghiên cứu về hiệu suất ống nhiệt không chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Việc tối ưu hóa hiệu suất truyền nhiệt giúp giảm thiểu chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường thông qua việc tiết kiệm năng lượng. Các ứng dụng trong khuôn ép nhựa cho thấy sự cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực này.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hiệu suất ống nhiệt

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về hiệu suất ống nhiệt, vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết. Một trong những vấn đề chính là sự khác biệt về hiệu suất giữa các mô hình ống nhiệt khác nhau. Các yếu tố như chất liệu ống nhiệt, môi chất và thiết kế đều ảnh hưởng đến khả năng truyền nhiệt. Việc xác định các yếu tố này và tối ưu hóa chúng là một thách thức lớn trong nghiên cứu.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ống nhiệt

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu suất ống nhiệt, bao gồm loại môi chất sử dụng, thiết kế ống và điều kiện hoạt động. Việc lựa chọn đúng loại môi chất và thiết kế ống phù hợp có thể cải thiện đáng kể khả năng truyền nhiệt. Nghiên cứu cho thấy rằng chất liệu ống nhiệt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất.

2.2. Thách thức trong việc tối ưu hóa hiệu suất

Tối ưu hóa hiệu suất ống nhiệt đòi hỏi phải có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Các thí nghiệm thực tế cần được thực hiện để xác định các thông số tối ưu. Tuy nhiên, việc thực hiện các thí nghiệm này thường gặp khó khăn do sự phức tạp trong thiết kế và điều kiện thí nghiệm. Điều này tạo ra thách thức lớn cho các nhà nghiên cứu trong việc đạt được kết quả chính xác.

III. Phương pháp nghiên cứu hiệu suất ống nhiệt cho khuôn ép nhựa

Để nghiên cứu hiệu suất ống nhiệt, một số phương pháp đã được áp dụng. Các thí nghiệm được thực hiện với nhiều mô hình ống nhiệt khác nhau để so sánh hiệu suất truyền nhiệt. Việc thay đổi thể tích chất lỏng bên trong ống nhiệt cũng được thực hiện để xác định ảnh hưởng của nó đến hiệu suất. Các kết quả thu được sẽ giúp xác định mô hình ống nhiệt tối ưu cho khuôn ép nhựa.

3.1. Thiết kế thí nghiệm và mô hình ống nhiệt

Thiết kế thí nghiệm bao gồm việc chế tạo ba mô hình ống nhiệt khác nhau. Mỗi mô hình sẽ được thử nghiệm trong các điều kiện khác nhau để thu thập dữ liệu về nhiệt độ và áp suất. Việc so sánh các kết quả từ các mô hình này sẽ giúp xác định mô hình nào có hiệu suất truyền nhiệt tốt nhất.

3.2. Phân tích dữ liệu và kết quả thí nghiệm

Dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm sẽ được phân tích để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố như thể tích chất lỏng, nhiệt độ và áp suất. Kết quả sẽ được so sánh với các nghiên cứu trước đó để xác định tính chính xác và độ tin cậy của các mô hình ống nhiệt. Phân tích này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất ống nhiệt trong ứng dụng thực tế.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu hiệu suất ống nhiệt

Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt lớn về hiệu suất truyền nhiệt giữa các mô hình ống nhiệt. Các thí nghiệm cho thấy rằng mô hình ống nhiệt 1 có tốc độ gia nhiệt trung bình cao nhất, đạt 8.6 °C/phút. Điều này cho thấy rằng việc lựa chọn đúng mô hình ống nhiệt có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trong quá trình sản xuất. Các ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này có thể giúp cải thiện quy trình sản xuất trong ngành công nghiệp ép nhựa.

4.1. Kết quả thí nghiệm và phân tích hiệu suất

Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy rằng hiệu suất ống nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm vị trí cấp nhiệt và cách nhiệt cho ống nhiệt. Mô hình ống nhiệt 2 cho thấy tốc độ gia nhiệt trung bình là 1.5 °C/giây, cho thấy rằng việc cách nhiệt hoàn toàn có thể ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt. Các kết quả này sẽ được sử dụng để tối ưu hóa quy trình sản xuất trong ngành công nghiệp.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp ép nhựa

Nghiên cứu này có thể được áp dụng trong ngành công nghiệp ép nhựa để cải thiện hiệu suất sản xuất. Việc tối ưu hóa hiệu suất ống nhiệt sẽ giúp giảm thiểu thời gian gia nhiệt và nâng cao chất lượng sản phẩm. Các nhà sản xuất có thể áp dụng các kết quả nghiên cứu này để cải thiện quy trình sản xuất và tiết kiệm năng lượng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hiệu suất ống nhiệt

Nghiên cứu về hiệu suất ống nhiệt cho khuôn ép nhựa đã chỉ ra rằng có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng truyền nhiệt. Việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể giúp nâng cao hiệu suất sản xuất. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phát triển các mô hình ống nhiệt mới và cải tiến các phương pháp thí nghiệm để đạt được kết quả chính xác hơn.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc lựa chọn mô hình ống nhiệt phù hợp có thể cải thiện đáng kể hiệu suất truyền nhiệt. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng mô hình ống nhiệt 1 có hiệu suất tốt nhất, trong khi mô hình ống nhiệt 2 cho thấy tiềm năng trong việc cách nhiệt. Những phát hiện này sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Tương lai của nghiên cứu về hiệu suất ống nhiệt sẽ tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến quy trình sản xuất. Các nghiên cứu tiếp theo có thể xem xét việc sử dụng các loại môi chất mới và thiết kế ống nhiệt tiên tiến hơn để nâng cao hiệu suất. Điều này sẽ giúp ngành công nghiệp ép nhựa phát triển bền vững hơn.