Termiskās veiktspējas optimizēšana ar vairākiem 6x6 mm kvadrātveida kasetņu sildītājiem sarežģītos rīkos
Atstāj ziņu
Veidņu dizainers aplūko sarežģītu karstās skrējiena kolektoru ar daudziem plūsmas kanāliem, dzesēšanas līnijām un montāžas komponentiem, kas visi cenšas ietilpt vienā telpā. Siltuma standarti nosaka, ka temperatūrai visā kolektorā ir jābūt vienādai, tomēr viens sildītājs nevar kompensēt formas radītās siltuma zudumu atšķirības. Atbilde ir izmantot vairākus 6x6 mm kvadrātveida kārtridžu sildītājus pareizajās vietās, lai izlīdzinātu termisko profilu. Zinot, kā izkliedēt sildelementus virs instrumenta, daži dizaini padara labus, bet citi lieliski saglabā vienmērīgu temperatūru.
Galvenā problēma ar sarežģītiem instrumentiem ir neļaut siltumam izplūst. Katra virsma, kas ir atvērta gaisam, zaudē siltumu. Stūri zaudē vairāk nekā plakanas virsmas, jo tiem ir lielāka platība salīdzinājumā ar tilpumu. Ar nolūku vietas, kas atrodas pie dzesēšanas kanāliem, zaudē siltumu. Iekārtas vadīšanas rezultātā zonas ap montāžas aparatūru zaudē siltumu. Viens sildītājs neatkarīgi no tā, cik prasmīgi tas ir izgatavots, nevar kompensēt šīs atšķirības, jo tas var tikai pievienot siltumu, nevis sadalīt to atšķirīgi visā instrumentā. Ar vairākiem sildītājiem, kuriem ir atsevišķas vadības zonas, varat nodrošināt vairāk siltuma tur, kur zudumi ir lielāki, un mazāk, kur zudumi ir mazāki.
6 x 6 mm kvadrātveida kārtridžu sildītāju mazie izmēri ļauj tiem ievietoties vietās, kur nevar ievietot lielākus sildītājus. Tie var ietilpt šaurās vietās ap sprauslu galiem, starp dzesēšanas kanāliem un blakus stiprinājuma skrūvēm. Siltuma dizaineri var novietot siltumu tieši tur, kur tas ir nepieciešams, jo viņiem nav jāpaļaujas uz siltuma vadīšanu no sildītāja, kas atrodas tālu. Šī metode darbojas vēl labāk, jo kvadrātveida formas labāk vada siltumu, kas nozīmē, ka sildītāji ātrāk nodrošina enerģiju apkārtējam reģionam.
Lai saprastu, kur novietot sildītāju, vispirms ir jāzina, kā rīks darbojas siltuma ziņā. Stūri, malas un jebkura vieta, kur rīkam ir mazāks -šķērsgriezums, ir izplatītas vietas, kur siltums izplūst. Lai uzturētu vienmērīgu temperatūru, arī zonām, kas atrodas netālu no aukstuma caurulēm vai dzesēšanas kontūrām, ir nepieciešams vairāk siltuma. Šo apgabalu kartēšana, kur tiek zaudēts siltums, palīdz izlemt, kur novietot sildītāju. Mērķis ir saskaņot vietējo siltuma zudumu ātrumu ar sildītāju blīvumu, kas ir sildītāju skaits uz platības vienību.
Ir nepieciešama precīza matemātika, lai izdomātu, kā sadalīt jaudu starp vairākiem sildītājiem. Kopējais nepieciešamās jaudas apjoms ir siltuma zudumu un jaudas summa, kas nepieciešama, lai instrumentu uzsildītu līdz vajadzīgajai temperatūrai pareizajā laika periodā. Lai nodrošinātu šo jaudu, pamatojoties uz siltuma zudumu modeļiem, vietās ar lielākiem siltuma zudumiem ir vairāk sildītāju vai sildītāju ar vairāk vatu. Dažāda garuma sildītāju izmantošana dažādās vietās ir vienkāršs paņēmiens, kā dažos gadījumos mainīt ievadīto jaudu, neveidojot vairākus sildītājus.
Zonēšanas tehnika ietekmē gan veiktspēju, gan to, cik grūti ir pārvaldīt. lielākas zonas nodrošina lielāku kontroli, taču tām ir nepieciešams arī vairāk kontrolleru, vairāk sensoru un sarežģītāka programmēšana. Ja ir mazāk zonu, sistēma ir vieglāk lietojama, taču tā var nespēt uzturēt tādu pašu temperatūru. Daudzos gadījumos ir labi sadalīt instrumentu zonās, pamatojoties uz dabiskās temperatūras apgabaliem. Viena zona varētu būt apgabals ap sprauslu galiem, cita varētu būt centrālā kolektora zona un trešā varētu būt ārējās malas. Katrā zonā tiek ievietots sildītājs vai sildītāju kombinācija un temperatūras sensors.
Kontroles efektivitāte ir atkarīga no tā, kur sensori atrodas attiecībā pret sildītājiem. Ja sensors atrodas pārāk tuvu sildītājam, tas galvenokārt reaģēs uz sildītāju, nevis uz temperatūru zonā. Tas, kas atrodas pārāk tālu no sildītāja, var ātri nereaģēt un ļaut mainīties temperatūrai. Labākais novietojums ir pietiekami tuvu sildītājiem, lai nodrošinātu ātru kontroli, un pietiekami tālu, lai mērītu instrumenta faktisko temperatūru, nevis sildītāja temperatūru. Sistēmās ar vairākām zonām sensori jānovieto tā, lai tie varētu izmērīt katras zonas temperatūru, neietekmējot blakus esošo zonu temperatūru.
Attālums starp sildītājiem zonā nosaka, cik vienmērīga ir temperatūra. Ja sildītāji atrodas pārāk tālu viens no otra, temperatūra starp tiem mainīsies. Ja sildītāji atrodas pārāk tuvu viens otram, tie iznieko apkures jaudu, ko var izmantot citām lietām. Instrumenta materiāla siltumvadītspēja nosaka, cik tālu siltums izplatās no katra sildītāja. Tēraudam ir nepieciešams ilgāks laiks, lai siltums izplatās, tāpēc sildītājiem ir jābūt tuvāk viens otram nekā alumīnija vai vara, kur siltums pārvietojas ātrāk. Izmantojot tērauda instrumentus ar 6 x 6 mm kvadrātveida sildītājiem, 40–60 milimetru atstatums parasti darbojas labi, tomēr dažiem lietojumiem var būt nepieciešams atšķirīgs atstatums.
Ja jums ir vairāk nekā viens sildītājs, jums vairāk jādomā par elektroinstalāciju un maršrutēšanu. Daudzos gadījumos katram sildītājam ir nepieciešami savi vadi un termopāris. Tas kļūst par dizaina problēmu, lai apstrādātu šos vadus, netraucējot citām instrumenta daļām. Izmantojot savienotājus, kurus var ātri atvienot, ir vieglāk nomainīt veidnes un veikt apkopi. Vadu maršrutēšana pa kanāliem, kas pasargā tos no bojājumiem, kad tiek izmantoti instrumenti, ļauj izvairīties no kļūmēm, kas varētu rasties mehāniskas slodzes dēļ.
Ir nepieciešams daudz darba, lai vairāku{0}}zonu lietojumprogrammu vadības sistēma būtu piemērota. Termiskā mijiedarbība notiek starp zonām, kas nozīmē, ka vienas zonas siltums var ietekmēt tuvējās zonas. Labi-noregulēta sistēma ņem vērā šīs mijiedarbības un maina katras zonas izvadi, pamatojoties uz tās temperatūru un tai blakus esošo zonu temperatūru. Šīs mijiedarbības ir labāk apstrādājamas, izmantojot uzlabotas kontrolieres ar adaptīviem regulēšanas algoritmiem, nevis vienkāršas ieslēgšanas{5}}izslēgšanas vai PID vadīklas. Nauda, kas iztērēta labai kontrolei, atmaksājas labākas temperatūras vienmērīguma un ilgāka sildītāja kalpošanas laika veidā.
Pirmo reizi iestatot rīku, jums ir jāpielāgo sildītāja jauda, lai temperatūra būtu vienāda visā instrumentā. Šīs procedūras pirmais solis parasti ir visu zonu iestatīšana uz vienu un to pašu uzdoto vērtību un temperatūras izmaiņu vērošana. Jauda tiek ieslēgta aukstās vietās un samazināta karstās vietās. Pēc dažiem mēģinājumiem tiek atrasts vienmērīgs līdzsvars, kas kompensē instrumenta unikālos siltuma zudumu modeļus. Instrumentam nolietojoties vai mainoties apstākļiem, šis līdzsvars var mainīties, tāpēc ik pa laikam tas var būt jāpārkalibrē.
6x6mm kvadrātveida kārtridžu sildītāja mazais izmērs ļauj izgatavot dizainus ar vairākām zonām, kas nebūtu iespējams ar lielākiem sildelementiem. Siltuma projektētāji panāk temperatūras vienmērīgumu, ko nevar sasniegt vienas -sildītāju sistēmas, sadalot sildīšanas jaudu daudzās mazās daļās. Gala rezultāts ir labāka procesa kontrole, labākas kvalitātes produkti un instrumenti, kas kalpo ilgāk. Sarežģītām iekārtām, kurās temperatūras konsekvence tieši ietekmē produkcijas kvalitāti, ieguldījumi vairākās apkures zonās atmaksājas katru reizi, kad kaut ko izgatavojat.
