熱壓罐加(jiā)熱(rè)係統設計
熱壓(yā)罐加(jiā)熱係(xì)統(tǒng)的(dí)設(shè)計(jì)核心目(mù)標，是在密(mì)閉(bì)壓力(lì)容(róng)器內(nèi)形(xíng)成均(jūn)匀，穩定，可調的溫度場(cháng)，保(bǎo)證復(fù)合(hé)材(cái)料(liào)在固化全過程(chéng)中升溫速(sù)率可控，罐內溫差(chà)小，無局部(bù)過熱，最終實(shí)現製品固化均匀(yún)，無殘餘(yú)應(yīng)力，無(wú)孔(kǒng)隙缺陷。整(zhěng)套係(xì)統圍繞熱(rè)源，熱(rè)風循環，溫(wēn)度檢測，安全(quán)控製四(sì)個方麵進行整(zhěng)體(tǐ)設計。
一，加熱方(fāng)式選(xuǎn)型設計
根據使用場景，能耗(hào)要求和介質條件(jiàn)，常見加熱方(fāng)式分(fēn)為(wéi)電加熱，蒸汽(qì)加(jiā)熱(rè)，導(dǎo)熱油加(jiā)熱三類，設計(jì)時(shí)優先匹配(pèi)工藝(yì)需求。
電加(jiā)熱
結構簡(jiǎn)單，控(kòng)溫精(jīng)度(dù)高(gāo)，升(shēng)溫速(sù)率可(kě)調，是(shì)目(mù)前碳(tàn)纖(xiān)維/高端復(fù)合材料(liào)熱壓罐的(dí)主(zhǔ)流(liú)方案。通過布置電加熱管或(huò)加熱組，配(pèi)合(hé)風機(jī)強製對流(liú)換(huàn)熱(rè)，升(shēng)溫(wēn)平穩，易(yì)於實現自(zì)動化(huà)控製(zhì)，適合(hé)對(duì)溫(wēn)度均匀(yún)性要求高的航空(kōng)航天(tiān)級設備。
蒸汽(qì)加熱
依靠飽(bǎo)和蒸(zhēng)汽作為(wéi)熱源(yuán)，加(jiā)熱速度(dù)快(kuài)，運(yùn)行成本低，適(shì)合(hé)大(dà)型，量產型(xíng)熱(rè)壓罐。設(shè)計時需(xū)配套蒸汽(qì)管(guǎn)道(dào)，減壓閥，疏水閥，及時(shí)排出冷(lěng)凝(níng)水避(bì)免溫度波(bō)動(dòng)，多(duō)用於通用復合材(cái)料(liào)，風(fēng)電(diàn)，軌道交(jiāo)通(tōng)製品。
導熱(rè)油加(jiā)熱
加熱(rè)均(jūn)匀，熱穩(wěn)定(dìng)性(xìng)好(hǎo)，超(chāo)溫風險低，適(shì)合長時(shí)間恒溫固化。係統(tǒng)需(xū)外置導熱(rè)油(yóu)爐，循環(huán)油泵與換熱器(qì)，整(zhěng)體造(zào)價較高(gāo)，但在(zài)厚壁製件(jiàn)，超長(cháng)固化(huà)周(zhōu)期工(gōng)況下優(yōu)勢明顯。
二(èr)，熱風循環(huán)係(xì)統(tǒng)結構(gòu)設(shè)計
溫(wēn)度均(jūn)匀性主(zhǔ)要(yào)依靠熱風(fēng)循(xún)環(huán)實現(xiàn)，是加(jiā)熱係統設(shè)計的重(zhòng)點。
循(xún)環(huán)風機
選用耐高(gāo)溫，高(gāo)風(fēng)壓(yā)離(lí)心風機，布置在罐(guàn)體一端或(huò)頂(dǐng)部(bù)，驅(qū)動罐內(nèi)氣(qì)體(tǐ)高(gāo)速(sù)流動(dòng)。風機(jī)功率根據罐體容(róng)積，目(mù)標風速設(shè)計(jì)，保證(zhèng)氣流能夠(gòu)完整覆蓋(gài)罐內所有區域，消除死(sǐ)角。
導(dǎo)流與均(jūn)流(liú)結構(gòu)
罐(guàn)內(nèi)設置(zhì)導流板，整(zhěng)流(liú)柵(zhà)，風道隔板，引導熱(rè)風(fēng)形(xíng)成穩定的(dí)往(wǎng)復或螺(luó)旋流(liú)場(cháng)，使(shǐ)熱風(fēng)均(jūn)匀掠過(guò)工(gōng)件表麵。避免氣流直(zhí)衝(chōng)模具或局部(bù)短路，減少上下，左(zuǒ)右(yòu)溫差。
流場匹配(pèi)
結(jié)合工件擺放(fàng)形式，模具(jù)尺寸設(shè)計風道截麵(miàn)與風速，保(bǎo)證層與層，架(jià)與(yǔ)架之間(jiān)都(dū)有(yǒu)穩定熱(rè)風通(tōng)過(guò)，實現整(zhěng)體溫(wēn)度(dù)一致性。
三(sān)，加熱功率與布局設計(jì)
加熱(rè)功(gōng)率直接(jiē)決(jué)定升溫(wēn)速(sù)度(dù)和(hé)控(kòng)溫能力，需按罐體容(róng)積(jī)，保溫性能(néng)，目標升溫(wēn)速率(shuài)計(jì)算。
功率(shuài)配(pèi)置
采(cǎi)用多組模塊化加熱單(dān)元分(fēn)組布(bù)置(zhì)，避免單點集(jí)中(zhōng)加熱造(zào)成(chéng)局部過熱。功(gōng)率大小兼顧快速升溫(wēn)和節(jié)能運行，在接(jiē)近(jìn)設定溫度時可(kě)自(zì)動(dòng)減(jiǎn)組運行(háng)。
分(fēn)區加熱(rè)
大型(xíng)熱壓(yā)罐通常設(shè)計為多區獨立(lì)加熱，如(rú)前中(zhōng)後區(qū)，上下(xià)區，各區單獨(dú)控溫(wēn)。通過PLC調(tiáo)節各(gè)區(qū)輸(shū)出功率，主動補償(cháng)溫差，進一步提高整體(tǐ)溫度(dù)均匀(yún)性(xìng)。
保(bǎo)溫隔熱設(shè)計(jì)
罐(guàn)體外(wài)壁(bì)鋪設耐高(gāo)溫(wēn)保(bǎo)溫層(céng)，減少(shǎo)熱(rè)量(liáng)散失，提高熱效(xiào)率，同(tóng)時(shí)降低外(wài)殼表麵(miàn)溫(wēn)度，保證操(cāo)作安全。良好的保溫(wēn)可以(yǐ)減(jiǎn)小加熱負荷(hé)，提(tí)升(shēng)溫(wēn)度穩定性。
四，溫度檢測與控製(zhì)係統(tǒng)設(shè)計
加熱(rè)係統必須配(pèi)合精準(zhǔn)檢(jiǎn)測與(yǔ)智能(néng)控製才(cái)能達到工藝(yì)要求。
測(cè)溫點布置(zhì)
在罐內(nèi)上(shàng)，中，下，前，後，左，右以及工件關鍵位(wèi)置布置熱電(diàn)偶，全麵(miàn)監測溫度(dù)分(fēn)布(bù)，避免(miǎn)單點測(cè)溫帶(dài)來(lái)的誤差(chà)。
PID閉環控(kòng)製(zhì)
控製(zhì)係統(tǒng)根據(jù)實測溫度(dù)與(yǔ)設(shè)定(dìng)曲綫自(zì)動調(tiáo)節(jié)加熱功率，精確控製升溫速率(shuài)，保(bǎo)溫精(jīng)度，實(shí)現平(píng)穩(wěn)無(wú)超調(tiáo)。
程序(xù)固化曲綫
支持(chí)多(duō)段升(shēng)溫，恒(héng)溫，降(jiàng)溫，可(kě)存儲多條工藝配(pèi)方，實(shí)現(xiàn)全自(zì)動運(yùn)行，全(quán)程數據(jù)記錄(lù)與追(zhuī)溯(sù)。
五，安全保(bǎo)護設計(jì)
加熱(rè)係統必(bì)須(xū)設(shè)置多(duō)重安全(quán)措(cuò)施(shī)，防止(zhǐ)過(guò)熱，幹燒，失控(kòng)等風(fēng)險(xiǎn)。
超(chāo)溫報警與(yǔ)斷電(diàn)保護(hù)，當溫度(dù)超出限值(zhí)自動切(qiē)斷(duàn)加(jiā)熱(rè)並報警(jǐng)。
加(jiā)熱(rè)元件(jiàn)過載，短(duǎn)路保護，風機(jī)故(gù)障聯鎖停機。
熱風監控保(bǎo)護，無(wú)風或風速過低時(shí)停(tíng)止加(jiā)熱(rè)，避(bì)免局(jú)部燒(shāo)毀。
獨(dú)立備(bèi)用測溫(wēn)回路，防(fáng)止(zhǐ)主測溫失效引(yǐn)發安全事(shì)故(gù)。
六(liù)，設(shè)計總結
一套合理的熱壓罐(guàn)加(jiā)熱係(xì)統(tǒng)，是合適的(dí)熱源(yuán)形式+高(gāo)效熱(rè)風循環+合理功(gōng)率布(bù)局+精(jīng)準(zhǔn)測控+完(wán)善安全保護(hù)的綜(zōng)合結(jié)果(guǒ)。設(shè)計時(shí)以(yǐ)溫度(dù)均(jūn)匀性(xìng)為核(hé)心指標(biāo)，兼(jiān)顧(gù)能(néng)耗，維(wéi)護(hù)性和安全性(xìng)，最終(zhōng)滿(mǎn)足碳纖維及(jí)各類復(fù)合材(cái)料高質(zhì)量固化成型要求。
