Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

Сушка пластика

perfect_root
Идет загрузка
Загрузка
03.02.2021
6680
66
Расходные материалы

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

23
Статья относится к принтерам:
UlTi Steel

При поиске на запрос о сушке, 

вижу много предложений готовых контейнеров с системой поддержания температуры 

или контейнеров для хранения с самодельными обогревателями. Хочу тоже поделиться опытом.

Сушка пластика

Сушка пластика

Шкаф для сушки пластика.

Решение по сушке может быть одновременно и готовым вариантом, и немного творчества. Но не так, чтобы прям совсем ахтунг. Не будем брать нихромовую проволоку и мотать обогреватель на асбестовой подложке, хотя это тоже выход. Конечно, если только не хотите сделать совсем бюджетный шкаф для сушки. Решение будет более рациональным и практичным. 

Для сушки пластика требуется, что? Три, а может даже всего лишь два фактора.

  1. Место хранения (контейнер, ящик, шкаф) 
  2. Обогрев, поддержание температуры (нагреватель, термостат)
  3. Конвекция, для движения и перемешивания теплых слоёв воздуха (вентилятор, конструкция конвекционного миксера)

Прежде чем приступим к обсуждению... всё, что далее буду рассказывать, ИМХО моё личное виденье этого. Еще оно будет немного узконаправленное. 

Сушка пластика

Место хранения.

Контейнер, ящик или шкаф, что угодно подойдёт для хранения. Основной показатель будет - термоизоляция. Для экономии финансовых ресурсов кармана добиваемся максимальной теплоизоляции. Чтобы счёт за электричество для обогрева не перевешивал разумные рамки и Ваши возможности. Для этого будущая конструкция должна быть герметичной и утепленной внутри. Это уменьшит сквозняки и увеличит время простоя обогревающего элемента. Внутреннее пространство достаточно свободное и удобное для хранения. Может подразумевать перфорированные/каркасные полки для эргономичного расположения катушек. И внутренний объём, который будет рассчитан исходя из периода между закупками материала. То есть основываясь на прошлом опыте эксплуатации, высчитываем максимальное количество пластика, которое находится одновременно на хранении. Или среднее количество в том случае,  когда места для установки такого шкафа не так уж и много. Если у Вас с условиями эксплуатации всё в порядке и одна катушка всё время висит на принтере или в текущем рабочем контейнере, то данный материал в расчёт не берём. В моём случае это шкаф из ЛДСП плиты, на роликах. На нём же будет стоять сам принтер. Возможно расположение в верхней части ящика для инструментов и прочего.

Сушка пластика

Обогрев, регулировка.

Очень много конструкций самодельных обогревателей ребятами представлено на просторах интернета. От дорогих керамических, всяких экологических, до "трех копеек" за проволоку намотанную на асбестовое основание. Все методы рабочие, тут ничего не скажешь. Но каждый выбирает то, что ему по душе. Для меня по роду деятельности ближе вариант обогрева заводского исполнения. В частности то, что работает уже годами и хорошо себя зарекомендовало. Не хочется год через год ломать голову и резать бюджет на новый обогреватель. А мы как уже знаем, элементы которые подвержены постоянной физической нагрузке наиболее слабые звенья цепи. И нагрев, и охлаждение как раз таки процессы термодинамики, особенно влияют на тела и способствуют разрушению в случае предельных состояний. Поэтому для стационарного шкафа, я считаю, надо подобрать стационарный обогрев. Есть уже вполне готовый вариант и используется для обогрева шкафов управления или щитовых. Не большие обогреватели, которые очень надёжные и в суровых условиях работают долгими годами.  Как вариант можно рассмотреть обогреватели от Meyertec, модели MTK. Они имеют крепление на стандартную DIN-рейку 35 мм. Говоря о том, что этот обогреватель будет работать постоянно и без присмотра, в нём заложена определённая степень безопасности. Ведь шкаф управления является стратегически важным объектом в цепи управления оборудованием. И квартира с домашним имуществом так же стратегически важны, поэтому не будем забывать о безопасности. Например, у серии MTK радиаторы выполнены из алюминия, покрытого термопластической массой типа UL94VO (не поддерживающей горение). Нагревательный элемент представляет собой позистор (терморезистор саморегулирующийся с положительным температурным коэффициентом), электрическое сопротивление которого, а следовательно и потребляемая мощность, зависит от температуры поверхности (чем выше температура позистора, тем меньше потребляемая мощность).  Обратная связь «сопротивление-потребляемая мощность» не допускает нагрева элементов свыше точки их переключения (250°С), обеспечивая этим полную пожарную безопасность, а также препятствует возникновению каких–либо окислительных процессов (сжигание кислорода, образование углекислого газа, выделение специфических запахов горения частиц пыли), которые нередко присутствуют на поверхности высокотемпературных ТЭНов. Плюс таких устройств промышленного направления, зачастую для них производится вся сопутствующая документация, в которой имеются различного рода допуски и расчёты. Meyertec не единственная, тут много производителей. И есть из чего выбрать по финансам. Не думаю, что кто-то будет брать контроллер Овен только для шкафа сушки, но вот обогреватели и термостаты по вполне приемлемой цене. Но если взять ресурс работы заявленный производителем на нагревательный элемент около 20к часов и стоимость разделить на это время, мы получим не дорогое, но надёжное устройство. А это уже существенный плюс.

Теперь надо определиться с мощностью нагревательного элемента в зависимости от габаритов шкафа сушки и его внутренней компоновки. Для простоты есть множество калькуляторов по запросу: "Расчёт нагревателя для шкафа". После того как Вы в начале посмотрите фирму нагревателя Meyertec и ему подобные, далее Гугл уже будет знать, что Вы ищете и в качестве "шкафа" будет подразумеваться именно щитовые и шкафы управления. В основном калькуляторы будут предлагать расчёт исходя из того, что в формуле будут подразумеваться параметры именно шкафа управления из стали или сплавов алюминия.

Для регулировки нагревателя есть множество сопутствующих термостатов, которые очень удобны в монтаже. Так же устанавливаются на DIN-рейку, надёжны в эксплуатации и просты в обслуживании. 

Сушка пластика

Расчёт мощности нагревательного элемента.

Мы же рассчитаем по формуле мощность нагревательного элемента (Вт).

P = S x k x ΔT - Pv

где:

S - эффективная площадь теплообмена шкафа, м2. 

Формулы для расчета параметра S можно рассчитать по формуле установки шкафа:

Тип установкиФормула для расчета S, м2
Один шкаф, свободно стоящий S=1,8*В*(Ш+Г)+1,4*Ш*Г 
Один шкаф, возле стены S=1,4*Ш*(В+Г)+1,8*В*Г
Крайний шкаф свободно стоящего ряда S=1,4*Г*(В+Ш)+1,8*В*Ш
Крайний шкаф в ряду, возле стены S=1,4*В*(Г+Ш)+1,8*Г*Ш
Не крайний шкаф свободно стоящего ряда S=1,8*В*Ш+1,4*Г*Ш+Г*В
Не крайний шкаф в ряду, возле стеныS=1,4*Ш*(В+Г)+Г*В
Не крайний шкаф в ряду, возле стены, под козырьком S=1,4*Ш*В+0,7*Г*Ш+Г*В

где В – высота шкафа; Ш - ширина шкафа; Г- глубина шкафа; Все величины для подстановки указывать в метрах.

Сушка пластика

Сушка пластика

Сушка пластика

Сушка пластика

Сушка пластика

Сушка пластика

Сушка пластика

k - коэффициент теплопередачи (Вт/(м·°С)) материала из которого сделан шкаф.

По вопросу утепления каждый решит для себя, что необходимо. Например, в качестве среднего варианта я буду использовать теплоизолон (пенополиэтилен с фольгой на одной стороне) 4 мм, в один слой, изнутри.     Значения данного коэффициента для различных материалов приведены в Таблице (для °С), и в Таблице, Таблице ля K). Тут легко догадаться, что ориентируясь на запрос в Гугл: "название материала теплопроводность", можно найти коэффициент в зависимости от Вашего материала для изготовления шкафа. Но для ориентировочного расчёта это будет более чем достаточно. Самые популярные материалы для изготовления  с коэффициентами: фанера (0,12), ДПС (0,15), пластиковый контейнер DPE (0,3). 

 Коэффициент теплопроводности (К) можно рассчитать из Теплового сопротивления материала (R):

K = 1/R,

"количество тепла проходящего через квадратный метр площади ограждения при разнице температур на 1 градус", где

R = δ/λ,

R - Сопротивление теплопередаче = Толщину материала поделить на его Теплопроводность. 

 δ - толщина утеплителя в метрах, по факту.

λ − расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций (Вт/(м·°С), для материала взять из паспорта (утеплителя) или справочных таблиц. Cуммарное термическое сопротивление всех слоев конструкции (м2·°С/Вт), сумма всех слоёв. 

Pv - Мощность рассеивания.

Мощность (Вт), которую выделяют электрические аппараты, установленные в шкафу. К источникам тепла относятся микропроцессорная техника, полупроводниковая техника, автоматы, контакторы и другие электрические аппараты, а так же провода, по которым течет электрический ток. Так как внутри кроме нагревателя у нас ничего не будет, то дополнительного нагрева у нас нет.

ΔT - Перепад температуры

ΔT (°С) между желаемой температурой внутри шкафа Ti и ожидаемой температуры снаружи шкафа To высчитывается по формуле:

ΔT = Ti - To

Сушка пластика

Пример.

Используемые пластик U3Print, на катушках габаритного размера 200x200x65 мм.

Шкаф для сушки будет использоваться одновременно как небольшой столик. Высота этой тумбочки исходя из размеров удобного использования будет 600 мм. Имеем тумбочку из ЛДСП, столешница дсп 28-38 мм сверху, задняя стенка ЛДСП или же ДВП 4 мм. Внутри по периметру проклеен теплоизолон 4 мм. Имеется конвекционный канал в задней стенке и вентиляторы с управлением оборотов, автоматическим или ручным/постоянным.

Сушка пластика

Расчётная вместимость тумбочки высотой 600 мм, с "подвалом" 100 мм для электроники, 24 шт катушки, без установки полок. В боковинах закладываются равномерные, по высоте катушек, держатели полок. Полки для увеличения конвекции между катушками. В донышке тумбы имеются отверстия для конвекции воздуха с активной вентиляцией. Задняя стенка служит конвекционным каналом, а так же дополнительной защитой от внешних температурных условий.

Сушка пластика

Сушка пластика

Расчёты.

Для расчёта мощности используем формулу:

P = S x k x ΔT - Pv

S - Площадь теплообмена.

Рассчитываем как одиночный шкаф стоящий у стены. По формуле S=1,4*Ш*(В+Г)+1,8*В*Г

Высота = 446 мм (0,446 м), Ширина = 434 мм (0,434 м), Глубина = 406 мм (0,406 м).

S = 1,4*0,434*(0,446+0,406)+1,8*0,446*0,406 =0.84 m².

k - Коэффициент теплопроводности.

R =

Теплоизолон 0,004/0,025

+

ЛДСП 0,016/0,07

R = 0,16 + 0,23 = 0,39

K = 1/0,39 = 2,564102564102564 

Pv - Мощность рассеивания. 

Так как по сути мощность нашего устройства будет мала, а излучающих тепло устройств нет, то этот параметр можно не брать в расчёт. Будет 0.

ΔT - Перепад температуры.

Среднюю температуру для сушки возьмём за 50°С которая будет актуальна и безопасна для всех видов пластика, при необходимости которую можно поднять. Минимальная температура снаружи -10°С, т.к. иногда шкафчик будет стоять на балконе.

ΔT = 50 - (-10) = 60°С

P - Мощность нагревательного элемента.

P = 0,84*2,56*60-0 = 129,024

После расчета получаем мощность нагревательного элемента ~130W (0,13 kW)

Сушка пластика

Итоги.

И в итоге мы получаем нагреватель мощности, который даже зимой на балконе будет прогревать наш шкаф для сушки до требуемой температуры. Если же он будет использоваться только в квартире или отапливаемом помещении, то разница перепадов температур настолько не велика, что можно обойтись всего лишь маломощным обогревателем.

Сушка пластика

Послесловие.

Есть еще не добавленные данные данные. Таблица для быстрого расчета. Чертежи с размерами для изготовления и сборки шкафчика. Чертежи с вариантом верхнего ящика. Схема с термостатом. Компоновка всех деталей. И прочее... На актуальность статьи могу выложить все сопутствующие материалы для самостоятельного изготовления.

Если найдёте недочёты и есть замечания, пишите, я с удовольствием поправлю. 

Храните материалы в темном сухом и теплом не доступном от детей месте. 

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

23
Комментарии к статье