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OVK01 ノズル内における樹脂の流速と熱移動量の考察※途中で挫折しました長文ですいません。 [OVK01]

ノズル内にて樹脂の流速に対してを射出可能な温度に引き上げるのにどれぐらいの空間が必要がを考慮するにあたり、計算をしてみることにしました。

計算の便宜上、ノズル径はφ0.4mm、積層厚みは0.1mm、印刷速度は60mm/sで、樹脂は室温(25℃)の状態から260℃まで加熱するものとして考えます。

 

重さm[g]で比熱c[J/(g・k)]の物質の温度を⊿T[k]だけ上昇させるのに必要な熱量Q[J]は

Q=mc⊿T

ABSの比熱(1gの物質の温度を1k上げるのに必要な熱量)は一般的に1.3~1.7[J/(g・k)]

φ0.4mmノズルから厚み0.1mmで60mm/sで印刷した場合の1秒間の射出量は2.4mm^3/sec

一般的なABS樹脂の比重は1.04g/cm^3(Z-Ultratもこの値でした)

2.4mm^3(0.0024cm^3)のZ-Ultrat樹脂の重さは 0.002496g

0.002496gのABS樹脂の温度を室温25℃から射出温度260℃まで上昇させるのに必要な熱量Q[J]は

Q=0.002496*1.7*(260-25) = 0.997152[J]

おおむね 1J となります。

1秒間に1Jの熱すなわち1Wを内径φ1.9mmの真鍮パイプからから直径φ1.75mmのABS樹脂に加えるには、直径φ1.9mmの真鍮パイプの長さがどれぐらい必要かというと、φ0.4mmノズルで積層厚0.1mmで60mm/sで印刷したとき、ABS樹脂は直径φ1.75mmで1秒あたり1.0mm進むので、、、

 

と、、、、ここまで計算したところで、2種類の物資間での熱エネルギーの伝え易さを表す[熱伝達率]の計算が必要になってくるのですが、ヌルセト数やらスタントン数やらの無次元数が絡んできて計算が進まず挫折しますた。

あとは現物作って確認あるのみw

 

ちなみに以前Meltzoneの説明で引用した

https://www.distechautomation.com/pages/pro-v2-hot-end-guide

によると、推奨標準Mz長は(推奨ってw印刷速度とか定義されてないw)、φ0.4mmステンレスノズルで16mmと謳われています。

 

 

~2017年4月12日追記

石川工業高等専門学校の数学活用辞典に参考になりそうな例題があったので覚書

http://omm.ishikawa-nct.ac.jp/ex/exercises/eZ2hgAAA/

追記終わり ~

 

~2017年4月13日追記

覚え書き

樹脂温度25度 φ0.4mm ノズル 積層厚み 0.1mm 印刷速度60mm/s=樹脂送り速度1mm/sの場合ヒーターを260℃まで加熱して温度を安定させたとして、、、

内径φ1.9mmの筒の長さL[mm]が

1mmのとき 151.7℃

2mmのとき 210.0℃

3mmのとき 237.0℃

4mmのとき 249.4℃

5mmのとき 255.1℃

が出口での樹脂の温度となる

つまりは5秒あれば255℃まで加熱できるっちゅーことかな?

 

一応計算してみたけど動粘性係数とプランドル数の前提が間違っていたらまったく意味ない、、、というか個体である樹脂を融かして途中から流体になるのであまりあてにならないよね~ということなのであくまで覚え書きということで、、、

追記終わり~

 


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