挤出流量与熔化能力

本页数据来自热端热力学模拟（Python 计算 + FEA），用于评估 2.85 mm 料线下 1.5 mm 喷嘴的可达流量。

目标工况

参数	值
目标体积流量 Q	157.5 mm³/s
料线直径	2.85 mm
喷嘴直径	1.5 mm
对应进料速度	24.69 mm/s
进料截面 / 出料截面	6.38 mm² / 1.77 mm²
挤压比 ER	3.6 : 1

熔化达标判据

判据 = Tg + 40 °C —— 芯部温度达到该值视为熔化达标。

材料	Tg	判据温度	挤出温度设定
PETG	81 °C	121 °C	250 °C
ABS	105 °C	145 °C	235 °C

计算结果对比

指标	PETG	ABS	说明
吃下 157.5 mm³/s 所需熔化段长度	57.5 mm	114.0 mm	ABS 导热更差，需近两倍长度
熔化段 95 mm 时可达流量 Qmax	259.9 mm³/s	130.8 mm³/s	ABS 在 95 mm 下吃不下 157.5
熔化段 100 mm 时可达流量 Qmax	273.6 mm³/s	137.7 mm³/s	—
对应最大进料速度	289 mm/s	145 mm/s	—
纯熔化功率 P_melt	54.0 W	51.6 W	P = Q·ρ·H_f
总加热功率需求 P_total	84.4 W	79.3 W	含散热损耗
喷嘴压降	0.27 MPa	0.63 MPa	—
熔化段压降（膜流）	1.20 MPa	3.05 MPa	—
熔化段压降（满流）	2.94 MPa	9.53 MPa	ABS 高黏度 → 压降近 3 倍
所需挤出机推力	9.0 N（上限 20 N）	23.0 N（上限 65 N）	ABS 需 2.5 倍推力

关键结论

1. PETG 在 95–100 mm 熔化段下有富余：Qmax 260–274 mm³/s，是目标 157.5 的 1.65–1.74 倍。
2. ABS 是瓶颈材料：95 mm 熔化段只能到 130.8 mm³/s，低于目标流量，必须加长到 114 mm 以上。
3. 加热功率需求并不高（80 W 量级），真正的限制是传热速率与压降，不是加热器功率。
4. 推力需求 9–23 N，与常见直驱挤出机的输出能力同量级 —— 瓶颈在熔化，不在推料。

图表

孔径-流量关系

可达流量 vs 熔化段长度

芯部温度 vs 熔化段长度

熔化段流场

功率平衡

计算假设

• 稳态、轴对称模型
• 材料参数：PETG ρ=1270 kg/m³、Cp=1200 J/(kg·K)、k=0.29 W/(m·K)；ABS ρ=1040、Cp=1500、k=0.18
• 熔化功率按 P = Q·ρ·H_f 估算；总功率含散热损耗系数
• 压降按圆管幂律流体 + 熔化膜模型分段计算

⚠️ 以上为模拟结果，非实测。上机前应以实际台架验证。

原始数据：design_summary.json