Do grzania próbek zastosujemy termoformierkę laboratoryjną. Elementami badanymi będą dwie płyty, różniące się w znaczy sposób absorbcją promieniowania podczerwonego, emitowanego z grzałek. Jest to polistyren(biała płyta) oraz kompozytowa płyta z simowoodu (ciemna płyta).

Na płytach oznaczyliśmy miejsca charakterystyczne z punktu widzenia rozkładu temperatury, czyli środek oraz najbardziej oddalony punkt od środka. Naniesione po obu stronach, ponieważ jedna strona będzie od strony grzałek.

Pierwszą badaną próbką była płyta biała:

Powierzchnia od strony grzałek Druga powierzchnia

Po naniesieniu punktów ,w których będziemy mierzyć temperaturę, należało dobrać parametry grzania, którymi były:

• Moc grzałek po stronie zewnętrznej Pz [%]

• Moc grzałek po stronie wewnętrznej Pw [%]

• Czas grzania t[s]

Do pomiaru temperatury wykorzystaliśmy pirometr, który wykorzystuje zjawisko emisji promieniowania, emitowanego przez obiekt. Zaletą jest tutaj bezdotykowy pomiar.

Pomiar powierzchni od strony grzałek Pomiar przeciwnej powierzchni

Aby ułatwić analizę wyników moc Pz oraz Pw ustalaliśmy na tą samą wartość, a okres grzania wszędzie jednakowy i wynosił 15s.Próby powtarzano do uzyskania satysfakcjonującej nas temperatury, bądź do momentu gdzie temperatura mimo grzania dalej nie wzrastała. Pierwszą próbę rozpoczęliśmy od mocy 40%,zwiększając co 20% do uzyskania 100%.Oto wykresy przedstawiające zależność T(t) przy zastosowaniu różnych mocy.

Sporządziłem również wykres T(P) dla t=constans

Analogiczne wykresy sporządziliśmy dla płyty ciemnej:

Druga powierzchnia Powierzchnia od strony grzałek

Sporządziłem również wykres T(P) dla t=constans

Aproksymując zestaw danych „A” funkcją logarytmiczną można obliczyć przybliżony czas nagrzewania, mając równanie funkcji i odpowiednio przekształcając do x(y).

Płyta biała:

Postaram się oszacować czas nagrzewania przy mocy 70% do temp. T=170 ̊C

W tym celu obliczę czas nagrzewania do T=170 ̊C przy mocy 60% oraz 80% po czym uśrednie wynik.

• Dla 60% ,t(170 ̊C)= 1042s

• Dla 80% ,t(170 ̊C)= 600s

Średnia t_śred=821s ,około13,5min

Płyta ciemna:

Analogicznie

Postaram się oszacować czas nagrzewania przy mocy 90% do temp. T=200 ̊C

W tym celu obliczę czas nagrzewania do T=200 ̊C przy mocy 80% oraz 100% po czym uśrednie wynik.

• Dla 80% ,t(200 ̊C)=915s

• Dla 100% ,t(200 ̊C)=646s

Średnia t_śred=780s ,około13min

Spostrzerzenia:

• Widać ,że płyta ciemna nagrzewa się bardziej równomiernie w porównaniu do płyty białej. Może to wynikać z faktu ,że jest ona cieńsza od drugiej z płyt( płyta biała-4mm,ciemna-1mm),choć raczej skłaniałbym się, że to skłonność do absorbcji promieniowania ma tu większy wpływ.

• Charakter wzrostu temperatury w czasie w przypadku płyty białej wydaje się być niemal prostoliniowy, aczkolwiek może to wynikać z niewystarczającej liczby pomiarów. W przypadku płyty ciemnej wykres wzrasta logarytmicznie i przy danej mocy grzałek, temperatura stabilizuje się.

• W przypadku płyty ciemnej około 120s grzania temperatura zaczyna się w stosunku do reszty wykresu stabilizować, biorąc pod uwagę wszystkie mocy grzałek i można stwierdzić, że niezależnie od czasu, płyta nagrzana była w miarę równomiernie. Płyta biała zachowywała się trochę inaczej, wolniej się nagrzewała i największą dysproporcje obszarów nagrzania obserwowaliśmy w początkowych sekundach oraz warto zaznaczyć że dolna powierzchnia ledwo się nagrzała. Efekt stabilizacji temperatury w czasie oraz na obszarze płyty był nieobserwowalny.

Wniosek

Płytę ciemną zdecydowanie łatwiej nagrzać, bardziej równomiernie się nagrzewa. Na podstawie wykresów jesteśmy w stanie wyznaczyć czas grzania dla określonej mocy i zadanej temperatury, co może pomóc w dobraniu parametrów, w celu udoskonalenia procesu termoformowania tychże materiałów, aby zapobiegać niedogrzaniom, bądź przegrzaniom materiału.