Plattenwärmetauscher gibt es in vielen industriellen Anwendungen und nutzen hauptsächlich Metallplatten zur Wärmeübertragung zwischen zwei Flüssigkeiten.
Ihre Verwendung nimmt schnell zu, da sie herkömmliche Wärmetauscher (normalerweise ein gewickeltes Rohr mit einer Flüssigkeit, das durch eine Kammer mit einer anderen Flüssigkeit läuft) übertreffen, weil die zu kühlende Flüssigkeit einen größeren Oberflächenkontakt hat, was die Wärmeübertragung optimiert und die Geschwindigkeit der Temperaturänderung erheblich erhöht.
Anstelle von Spulen, die durch die Kammern verlaufen, gibt es in einem Plattenwärmetauscher zwei abwechselnde Kammern, die normalerweise eine geringe Tiefe haben und an ihren größten Oberflächen durch gewellte Metallplatten getrennt sind. Die Kammer ist dünn, da dadurch sichergestellt wird, dass der größte Teil des Flüssigkeitsvolumens mit der Platte in Kontakt steht, was den Wärmeaustausch unterstützt.
Solche Wärmetauscherplatten wurden traditionell durch Stanzen oder konventionelle Bearbeitung wie Tiefziehen hergestellt, aber in letzter Zeit hat sich fotochemisches Ätzen (PCE) als die effizienteste und kostengünstigste Fertigungstechnik für diese anspruchsvolle Anwendung erwiesen. Die elektrochemische Bearbeitung (ECM) ist eine weitere alternative Technologie, mit der sehr präzise Teile in Chargen hergestellt werden können. Dieser Prozess erfordert jedoch sehr hohe Vorabinvestitionen, ist auf leitfähige Materialien beschränkt, verbraucht viel Energie, die Konstruktion und Herstellung von Werkzeugen ist schwierig und das Werkstück korrodiert die Maschine Werkzeuge und Vorrichtungen bereiteten schon immer Kopfzerbrechen.
Häufig weisen beide Seiten eines Plattenwärmetauschers äußerst komplexe Merkmale auf, die manchmal über die Möglichkeiten des Stanzens und Bearbeitens hinausgehen, mit PCE jedoch problemlos erreicht werden können. Darüber hinaus kann PCE Merkmale auf beiden Seiten der Platte gleichzeitig erzeugen, was erhebliche Zeit spart, und das Verfahren kann auf eine Reihe verschiedener Metalle angewendet werden, darunter Edelstahl, Inconel 617, Aluminium und Titan.
Aufgrund einiger inhärenter Eigenschaften des Prozesses bietet PCE eine attraktive Alternative für das Stanzen und Bearbeiten bei Blechanwendungen. Durch den Einsatz von Fotolack und Ätzmittel zur präzisen chemischen Bearbeitung ausgewählter Bereiche zeichnet sich der Prozess durch erhaltene Materialeigenschaften, grat- und spannungsfreie Teile mit sauberen Konturen und ohne Wärmeeinflusszonen aus. Darüber hinaus erzeugt das flüssige Ätzmedium eine optimale Struktur für das in der Platte verwendete flüssige Kühlmedium. Diese Strukturen haben keine Ecken und Kanten, die für Korrosion anfällig sind.
In Kombination mit der Tatsache, dass PCE leicht wiederholbare und kostengünstige Digital- oder Glaswerkzeuge verwendet, bietet es eine kostengünstige, hochpräzise und schnelle Fertigungsalternative zu herkömmlichen Bearbeitungstechniken und Stanzen. Dies bedeutet erhebliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung von Prototypenwerkzeugen, und im Gegensatz zu Stanz- und Bearbeitungstechniken gibt es keinen Werkzeugverschleiß und keine Kosten, die mit dem Nachschneiden von Stahl verbunden sind.
Durch maschinelle Bearbeitung und Stanzen können beim Metall an der Schnittlinie nicht perfekte Ergebnisse erzielt werden, da sich das bearbeitete Material häufig verformt und Grate, Wärmeeinflusszonen und Neugussschichten zurückbleiben. Darüber hinaus ist man bestrebt, die erforderliche Detailauflösung für kleinere, komplexere und präzisere Metallteile wie Wärmetauscherplatten zu erreichen.
Ein weiterer Faktor, der bei der Auswahl des Prozesses berücksichtigt werden muss, ist die Dicke des zu bearbeitenden Materials. Herkömmliche Prozesse stoßen bei der Bearbeitung dünner Metalle häufig auf Schwierigkeiten. Stanzen und Stanzen sind in vielen Fällen ungeeignet, während Laser- und Wasserschneiden zu unverhältnismäßigen und inakzeptablen Ausmaßen an thermischer Verformung bzw. Materialfragmentierung führen. Während PCE in einer Vielzahl von Metalldicken verwendet werden kann, besteht eine Schlüsseleigenschaft darin, dass es bei dünneren Metallblechen, wie sie beispielsweise in Plattenwärmetauschern verwendet werden, verwendet werden kann, ohne die Ebenheit zu beeinträchtigen, was entscheidend ist die Integrität der Versammlung.wichtig.
Ein wichtiger Einsatzbereich von Platten sind Brennstoffzellenanwendungen aus Edelstahl, Aluminium, Nickel, Titan, Kupfer und einer Reihe von Speziallegierungen.
Es hat sich herausgestellt, dass Metallplatten in Brennstoffzellen viele Vorteile gegenüber anderen Materialien haben. Gleichzeitig sind sie sehr stabil, bieten eine hervorragende Leitfähigkeit für eine bessere Kühlung, können durch Ätzen extrem dünn hergestellt werden, was zu kürzeren Stapeln führt, und weisen keine gerichtete Oberflächenbeschaffenheit innerhalb des Kanals auf. Platten können gleichzeitig geformt und Kanäle erzeugt werden, und wie oben erwähnt wird keine thermische Spannung im Metall erzeugt, was absolute Ebenheit gewährleistet.
Der PCE-Prozess gewährleistet wiederholbare Toleranzen bei allen wichtigen Plattenabmessungen, einschließlich der Atemwegstiefe und der Verteilergeometrie, und kann Teile nach engen Druckabfallspezifikationen herstellen.
Andere Branchen, in denen chemisch geätzte Bleche verwendet werden, sind Linearmotoren, die Luft- und Raumfahrt sowie die petrochemische und chemische Industrie. Nach der Herstellung werden die Platten gestapelt und durch Diffusion verbunden oder miteinander verlötet, um den Kern des Wärmetauschers zu bilden. Fertige Wärmetauscher können bis zu sechsmal kleiner sein als herkömmliche „Rohrbündel“-Wärmetauscher, was hervorragende Platz- und Gewichtsvorteile bietet.
Mit PCE hergestellte Wärmetauscher sind außerdem sehr robust und effizient. Sie halten einem Druck von 600 bar stand und passen sich gleichzeitig an einen Temperaturbereich von der Kryotechnik bis 900 Grad Celsius an. Es ist möglich, mehr als zwei Prozessströme in einer Einheit zu kombinieren und die Anforderungen an Rohrleitungen und Ventile werden erheblich reduziert. Reaktion und Mischung können auch in das Design des Plattenwärmetauschers integriert werden, wodurch die Funktionalität in einer einzigen Einheit kostengünstig hinzugefügt wird.
Die heutigen Anforderungen an eine effiziente und platzsparende Wärmeableitung stellen viele Entwicklungsingenieure vor enorme Herausforderungen. Durch die Miniaturisierung vieler Komponenten in der Elektro- und Mikrosystemtechnik entstehen sogenannte Thermal Hot Spots, die für eine lange Lebensdauer eine optimale Wärmeableitung erfordern.
Mittels 2D- und 3D-PCE können Mikrokanäle mit definierten Breiten und Tiefen in Wärmetauschern zur Auswahl von Wärmeableitungsmedien auf kleinstem Raum hergestellt werden. Den möglichen Kanaldesigns sind nahezu keine Grenzen gesetzt.
Da der Ätzprozess darüber hinaus zu Designinnovationen und geometrischer Freiheit anregt, kann durch die Verwendung von wellenförmigen Kanalrändern und -tiefen eine turbulente Strömung im Gegensatz zu einer laminaren Strömung gefördert werden. Turbulente Strömung im Kühlmedium bedeutet, dass sich das mit der Wärmequelle in Kontakt stehende Kühlmittel ständig ändert, was den Wärmeaustausch effizienter macht. Solche Riffelungen und Unregelmäßigkeiten in Mikrokanälen in Wärmetauschern lassen sich leicht mit PCE herstellen, sind jedoch mit alternativen Herstellungsverfahren nicht möglich oder kostenintensiv herzustellen.
Der PCE-Spezialist micrometal GmbH nutzt preisgünstige optoelektronische Werkzeuge zur Herstellung hochwertiger Werkstücke mit hoher Wiederholgenauigkeit.
Einzelne Mikrokanalplatten können an verschiedenen 3D-Geometrien befestigt werden (z. B. durch Diffusionsschweißen). micrometal nutzt ein erfahrenes Partnernetzwerk, das Kunden die Möglichkeit bietet, einzelne Mikrokanalplatten oder integrierte Mikrokanal-Wärmetauscherblöcke zu erwerben.
Ein Stoff mit metallischen Eigenschaften, der aus zwei oder mehr chemischen Elementen besteht, von denen mindestens eines ein Metall ist.
Reduziert den Temperaturanstieg der Flüssigkeit an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung. Meist in flüssiger Form, z. B. lösliche oder chemische Mischungen (halbsynthetisch, synthetisch), kann aber auch Druckluft oder andere Gase sein. Aufgrund seiner Fähigkeit, große Mengen an Wärme zu absorbieren, wird Wasser häufig als Kühlmittel und Träger für verschiedene Schneidpasten verwendet, und das Verhältnis von Wasser zu Mischung variiert je nach Bearbeitungsaufgabe. Siehe Schneidflüssigkeit;halbsynthetische Schneidflüssigkeit;lösliche Ölschneidflüssigkeit;synthetische Schneidflüssigkeit.
1. Diffusion einer Komponente in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Feststoff, die dazu neigt, die Komponenten gleichmäßig zu machen.2.Ein Atom oder Molekül bewegt sich spontan an eine neue Stelle innerhalb des Materials.
Ein Vorgang, bei dem elektrischer Strom zwischen einem Werkstück und einem leitfähigen Werkzeug durch einen Elektrolyten fließt. Löst eine chemische Reaktion aus, die Metall mit kontrollierter Geschwindigkeit vom Werkstück löst. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schneidmethoden spielt die Härte des Werkstücks keine Rolle, sodass ECM für schwer zu bearbeitende Materialien geeignet ist. In Form von elektrochemischem Schleifen, elektrochemischem Honen und elektrochemischem Drehen.
Funktionell gleich wie ein Rotationsmotor in einer Werkzeugmaschine, kann man sich einen Linearmotor als Standard-Permanentmagnet-Rotationsmotor vorstellen, der in der Mitte axial geschnitten, dann abgezogen und flach gelegt wird. Der Hauptvorteil der Verwendung von Linearmotoren zum Antrieb der Achsbewegung besteht darin, dass die Ineffizienzen und mechanischen Unterschiede beseitigt werden, die durch die in den meisten CNC-Werkzeugmaschinen verwendeten Kugelumlaufspindelsysteme verursacht werden.
Komponenten mit größerem Abstand in der Oberflächenstruktur. Berücksichtigen Sie alle Unregelmäßigkeiten, deren Abstand größer als die Cutoff-Einstellung des Instruments ist. Siehe Fluss;Lügnerisch;Rauheit.
Dr. Michael J. Hicks ist Direktor des Center for Business and Economic Research und George and Francis Ball Distinguished Professor of Economics an der Miller School of Business der Ball State University. Hicks erhielt seinen Ph.D.und MA in Wirtschaftswissenschaften von der University of Tennessee und einen BA in Wirtschaftswissenschaften vom Virginia Military Institute. Er ist Autor von zwei Büchern und mehr als 60 wissenschaftlichen Veröffentlichungen mit Schwerpunkt auf staatlicher und lokaler öffentlicher Politik, einschließlich Steuer- und Ausgabenpolitik und den Auswirkungen von Walmart auf die lokale Wirtschaft.