냉각수 유동 거동은 금형과 냉각수 간의 열전달에 영향을 미칩니다. 냉각수 유동이 층류가 아닌 난류일 때 열전달 효과가 증가합니다. 난류 냉각수 유동은 층류 유동보다 온도 구배가 좋습니다.
- 금속의 전도도에 따라 달라지는 금속 전반의 온도 구배
- 냉각수 유동에 따라 달라지는 냉각수 및 금속 인터페이스 전반의 온도 구배
플라스틱에서 냉각관으로의 열 유로
냉각수 유동 속도는 열전달에 영향을 미칠 수 있습니다.
매우 느린 속도에서 유동은 층류가 되며 다양한 냉각수 레이어를 거쳐 냉각관 중심으로 열이 전도되어야 합니다. 냉각수가 불량한 열 전도체이기 때문에 열전달 효율이 매우 낮습니다. 이는 다음 그래프 a로 나타나 있으며 이 그래프에서는 냉각관 중심과 냉각수-금속 인터페이스 간의 온도차가 비교적 큽니다.
냉각수 유동이 증가하면 냉각수 유동이 난류가 될 때까지 한계율에 따라 열전달이 증가합니다. 열전달을 크게 개선하는 냉각관과 수직인 냉각수 속도 성분이 있습니다. 다음 그래프 b에 나타난 열전달이 클수록 난류 유동 냉각수에서 캐비티 벽의 온도가 낮아집니다.
이 그래프에서 금형 요소는 다음으로 표시됩니다.- a - 냉각수
- b - 물/금속 인터페이스
- c - 캐비티 벽
- d - 플라스틱 제품
층류 및 난류 유동
열전달과 냉각수 유동 간의 관계를 역률로 표현할 수 있습니다. 냉각수 유동은 층류나 난류 또는 층류와 난류 간의 천이가 됩니다. 층류 유동의 경우 열전달이 유량의 세제곱근이 비례하여 증가합니다.
이는 냉각수 유동이 2배가 될 때 열전달이 약 24% 증가한다는 것을 의미합니다. 전체가 난류인 유동의 경우 열전달이 유량의 세제곱근의 제곱에 비례합니다. 따라서 난류 영역에서 냉각수 유동이 2배가 될 때 열전달이 약 59% 증가합니다.
시스템 주위로 냉각수를 펌핑하는 데 필요한 힘은 유량의 세제곱에 비례합니다. 이는 냉각수 유동이 2배가 될 때 펌핑력의 8배가 필요함을 의미합니다.
전체가 난류 유동이 된 후에도 유량이 더 증가하면 열 추출에 필요한 금형 용량이 증가합니다. 하지만 추출 가능한 열량이 금형 안으로 들어가는 열량에 의해 제한되며 이 한계를 넘어서 열 추출이 향상될 수 없습니다.
냉각수 유동이 난류가 되도록 하는 것이 가장 효율적인 열전달 조건이며 열 추출 용량이 추출에 사용할 수 있는 열의 양을 크게 넘어서지 않습니다. 다음 그래프에는 냉각수 유량과 함수 관계에 있는 금형 열 추출이 나타나 있습니다. 리전 A에서 열전달이 전도에 의하고 리전 C에서는 열전달이 대류에 의하는 반면, B는 천이 리전이 됩니다. 실선 E는 열 추출 용량을 나타내고, 점선 H는 실제 열 추출을 나타냅니다.
레이놀즈 수
레이놀즈 수는 파이프 내의 유량을 정의하는 비율입니다. 2300-4000일 때 물에서 난류가 시작됩니다. 레이놀즈 수는 유량을 알 수 없을 때 냉각 회로에 지정됩니다. 레이놀즈 수가 4000일 때 전체가 난류인 것으로 고려되지만 해석을 실행할 때 레이놀즈 수 10,000을 사용하여 난류를 표시하는 것이 좋습니다.
냉각 시스템 방정식에 레이놀즈 수와 관련된 자세한 정보가 나와 있습니다.