Задачи › Нагреватели, КПД нагрева

3D-печать термопласта

  1. 3D-печать термопласта

    «Шаг в будущее» 2023/24, 8 кл.
    4/10

    Для 3D-печати применяются термопласты (специальные полимерные материалы) с температурой плавления \(90\,^{\circ}\)C. Плотность материала \(900\) кг/м\(^3\), удельная теплоёмкость \(3200\) Дж/(кг·К), удельная теплота плавления \(590000\) Дж/кг. Начальная температура термопласта \(20\,^{\circ}\)C.

    1. Найдите тепловую мощность нагревателя, в котором осуществляется плавление термопласта, если принтер должен обеспечить печать со скоростью перемещения головки не менее \(30\) мм/с при диаметре сопла \(0{,}5\) мм.

    2. Найдите полное время печати сплошной детали объёмом \(15\) см\(^3\), если доля времени непосредственно процесса печати составляет \(65\%\) от общего времени изготовления (включающего подготовительные операции) этого изделия.

    Площадь круга вычисляется по формуле \(S = \dfrac{\pi d^2}{4}\), где \(d\) — диаметр круга.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Найдите объёмный расход материала через сопло и массовый расход, а затем мощность, нужную для нагрева и плавления этого массового потока.

    Ответ

    1) \(N \approx 4{,}3\) Вт;  2) \(\tau \approx 1{,}09\) ч \(\approx 1\) ч 5 мин.

    Решение

    Объёмный расход \(\text{v} = u\,\dfrac{\pi d^2}{4} = 5{,}89\cdot 10^{-9}\) м\(^3\)/с, массовый расход \(\mu = \text{v}\,\rho = 53\cdot 10^{-7}\) кг/с. Мощность нагревателя \[N = \mu\,\bigl(c\,(T_{\text{пл}} - T_0) + \lambda\bigr) = 53\cdot 10^{-7}\,(3200\cdot 70 + 590000)~\text{Вт} \approx 4{,}3~\text{Вт}.\] Время непосредственной печати \(t = \dfrac{V}{\text{v}} = \dfrac{15\cdot 10^{-6}}{5{,}89\cdot 10^{-9}}\) с \(=2547\) с. Полное время \(\tau = \dfrac{t}{0{,}65} = 3918\) с \(\approx 1{,}09\) ч \(\approx 1\) ч 5 мин.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи