Temperatur des Spritzkuchens messen

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    • Temperatur des Spritzkuchens messen

      Hallo,

      wir wollen in der Uni ein paar Versuche machen, wofür wir die mittlere Temperatur des Spritzkuchens messen müssen. Dieser wird wahrscheinlich nicht vollständig aufgeschmolzen sein, d.h. er besteht aus Schmelze und teilweise noch aus Granulat.
      Kennt vielleicht jemand ein Gerät, mit dem soetwas möglich wäre.

      Wir haben schon überlegt selbst eine Vorrichtung zu bauen, in etwa so, dass wir einen isolierten Behälter mit Öl oder Wasser füllen und den Kuchen hineingeben. Nach einer Weile müsste sich dann ein thermisches Gleichgewicht einstellen und über die ausgetauschte Energie wollen wir dann die Eingangstemperatur des Spritzkuchens bestimmen.
      Alles sehr kompliziert, daher wäre es super, wenn man ein derartiges Gerät einfach kaufen könnte, allerdings finde ich online nicht wirklich was dazu.

      Grüße
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    • Mussu ´n bisschen drin rühren.

      Ist sowieso nur eine ungefähre Temperaturmessung, da das unaufgeschmolzene Granulat vermutlich deutlich kälter ist als das aufgeschmolzene.

      Es gibt noch eine andere Möglichkeit mit einem Fühler direkt in Massestrom in der Düse. Ich glaube aber, dass der nicht lange überleben wird. Leider kann ich die entsprechende Zeichnung z.Z. nicht finden, daher nur ein Bild von einem PDF von Bayer. Aber das Prinzip ist erkennbar - denke ich mal so.
      MfG. petersj
    • Lass das mit der Wärmebildkamera auf jeden Fall sein.
      Erstens misst du damit quasi nur die Oberfläche, zweitens ist das heikel wenn du mit ner Wärmebildkamera wirklich quantitative Aussagen machen willst. Qualitativ geht das in Ordnung aber du musst so sehr auf Hintergrundstrahlung achten bzw. auf Strahlung die aus der Umgebung kommt... Das kann dir deine Messung verfälschen ohne dass du es merkst.
      Selbst wenn du eine Referenzprobe mit bekannter Temperatur daneben legst ist es nicht eindeutig, da unterschiedliche Körper auch unterschiedliche Strahlungseigenschaften haben.

      Mich interessiert viel eher warum zum Geier da noch Granulat drin sein soll...? ;) Und warum hintern dich Granulatkörner daran in den Kuchen zu stechen?
      Wenn dem so ist, dann ist der eindeutige logische Schluss auch der, dass du weit weg davon bist eine konstante Temperatur im Kuchen zu haben. Und bei einem dreidimensionalen Temperaturverlauf in der Form: Viel Spaß.

      Wenn du ein einigermaßen zuverlässiges Ergebnis haben willst, nimm auf jeden Fall eine Art berührenden Sensor. Willst du sicher gehen, dass die Messung korrekt ist, nimm dir 3 oder 4 separate Temperaturmessgeräte zur Hand (am besten gut geeicht und von verschiedenen Herstellern). Dann kannst du schonmal sehen welche Streuung die Messungen haben. Die Sensoren sollten aber dann schon jeweils quasi an der gleichen Stelle messen (ohne dass sich die Sensoren berühren). Ist die Streuung zu groß: Andere Stelle probieren. Hilft das nix: Eichung der Geräte prüfen. Aber wenn z.B. 3 von 4 das gleiche Ergebnis anzeigen, dann wird das in etwa korrekt sein...

      Soweit zu meinen Gedanken.
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    • Engel42 schrieb:


      Mich interessiert viel eher warum zum Geier da noch Granulat drin sein soll...? ;) Und warum hintern dich Granulatkörner daran in den Kuchen zu stechen?
      Wenn dem so ist, dann ist der eindeutige logische Schluss auch der, dass du weit weg davon bist eine konstante Temperatur im Kuchen zu haben. Und bei einem dreidimensionalen Temperaturverlauf in der Form: Viel Spaß.

      Also es geht ehrlich gesagt mehr um Extrusion, aber da habe ich kein passendes Forum gefunden.
      Ich bin tatsächlich weit davon entfernt eine konstante Temperatur zu haben, daher geht Einstechen nicht. Wir wollen untersuchen wieviel Energie während der Aufbereitung eingebracht wird. Meint ihr der obrige Ansatz mit dem Öl könnte klappen? Also warten bis sich ein thermisches Gleichgewicht eingestellt hat und dann über die abgegebene und verbleibende Energie die mittlere Eintrittstemperatur (also Austrittstemperatur aus der Düse) des Kunststoffs bestimmen?
    • Auch für die Extrusion gibt es Massetemperaturfühler. Die sind sogar etwas stabiler als das von mir oben gezeigte Objekt. Oft werden sie als Kombinationsfühler installiert: Druck und Temperatur.

      Die Methode mit der Geschichte in Flüssigkeit (egal ob Wasser oder ÖL) halte ich für sehr ungenau. Denn beides verdampft zum Teil bei den relativ hohen Temperaturen und das ist ein nicht kontrollierbarer Einfluss.

      Der Eintrag von Wärme durch Friktion ist bei noch unaufgeschmolzenem Granulat so unregelmäßig, dass sich eine Messung zu diesem Zeitpunkt nicht representativ zeigen wird.
      MfG. petersj
    • Mir ergeben sich da sowieso einige Fragen. Ob die relevant sind oder nicht sei mal dahingestellt

      Ist es gewollt, dass sich teilweise noch festes Granulat im Kuchen befindet?
      Warum wird der Prozess nicht erst so eingestellt, dass das Material zu 100% flüssig aus der Düse kommt?

      Für mein kunststofftechnisches Verständnis ist es für keien der beteiligten Komponenten gesund, wenn Granulat fest durch die Schnecke und die Düse gereicht wird. Egal ob Spritzguss oder Extrusion.

      Was für ein Werkzeug/Düse ist es? Breitschlitz oder kleine Runddüse? Bei einer kleinen Runddüse, kannst du tatsächlich nen Fühler vor die Düse setzen und laufend die Temperatur messen. Bei nem Breitschlitz ist das schon schwieriger.

      Die Idee mit dem Öl halte ich auch für ungut. Du müsstest das System nicht nur gegen Verdunstung abschirmen (dh es dürfte kein einziges cm³ Luft im System sein, was alleine beim Befüllen mit dem Kuchen schon nicht geht) sondern du müsstest das Gesamtsystem auch völlig adiabat gestalten. Da ein adiabates System nur in theoretischen Modellen vorkommt, ist ja nun seit diversen Vorlesungen bekannt ;)
      Alleine der Aufwand wäre schon viel zu hoch. Da wäre es schon fast einfacher eine absolut vollständige Energiebilanz um den Extruder zu machen und dann nach der Wärmeenergie des Kuchens aufzulösen. Kannst natürlich auch versuchen.... Wenn alles andere bekannt ist, dann bist du nach ner Weile Rechnerei am Ziel. Dann brauchst du auch erst gar keine Temperatur

      Aber ich bin der Meinung:
      Nimm ne kleine Runddüse (falls nicht schon geschehen), besorg dir einen berührenden Temperatursensor (optimalerweise 90° abgeknickt) bau dir eine Vorrichtung um den Sensor vor die Düse zu setzen (mit Spitze des Sensors entgegen der Schmelzeströmungsrichtung zeigend) und dann miss über eine ganze Weile die Temperatur. Zeichne den Verlauf auf und nimm den Mittelwert. Sollte der zu stark schwanken, optimiere den Prozess.
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    • Wie wäre es mit dem Ansatz von Archimedes? Einfach direkt in ein Wasserbad extrudieren. Durch die Abschreckung der Randschicht, wird sich nur noch der Kern des Strangs verändern. Je wärmer, umso größer die Schwindung und desto höher der Auftrieb. Dies ist dabei abhängig vom Grad der flüssigen Phase.


      Ich will jetzt nicht zu viel verraten, damit der wissenschaftliche Anspruch noch gewährt bleibt und tanzen5000 sich noch ein paar Gedanken machen muss. Irgendwo muss die Herausforderung für junge Ingenieure noch da sein ;)