Płytowe wymienniki ciepła występują w wielu zastosowaniach przemysłowych i wykorzystują głównie metalowe płyty do przenoszenia ciepła między dwoma płynami.
Ich zastosowanie szybko rośnie, ponieważ przewyższają one tradycyjne wymienniki ciepła (zwykle zwiniętą rurkę zawierającą jeden płyn, który przechodzi przez komorę zawierającą inny płyn), ponieważ chłodzony płyn ma kontakt o większej powierzchni, co optymalizuje wymianę ciepła i znacznie zwiększa szybkość zmiany temperatury.
Zamiast wężownic przechodzących przez komory, w płytowym wymienniku ciepła znajdują się dwie naprzemienne komory, zwykle o małej głębokości, oddzielone blachą falistą na ich największych powierzchniach. Komora jest cienka, ponieważ zapewnia to, że większość objętości cieczy styka się z płytą, wspomagając wymianę ciepła.
Takie płyty wymienników ciepła były tradycyjnie wytwarzane przy użyciu tłoczenia lub obróbki konwencjonalnej, takiej jak głębokie tłoczenie, ale ostatnio wytrawianie fotochemiczne (PCE) okazało się najbardziej wydajną i opłacalną techniką wytwarzania dostępną dla tego rygorystycznego zastosowania. Obróbka elektrochemiczna (ECM) to kolejna alternatywna technologia, która może wytwarzać bardzo precyzyjne części w partiach, ale proces ten wymaga bardzo wysokich inwestycji początkowych, jest ograniczony do materiałów przewodzących, zużywa dużo energii, projektowanie i wytwarzanie narzędzi jest trudne, a przedmiot obrabiany Korozja maszyny narzędzia i osprzęt zawsze przyprawiały o ból głowy.
Często obie strony płytowego wymiennika ciepła zawierają niezwykle złożone cechy, które czasami wykraczają poza możliwości tłoczenia i obróbki skrawaniem, ale można je łatwo uzyskać za pomocą PCE. Ponadto PCE może generować cechy po obu stronach płyty jednocześnie, oszczędzając znaczną ilość czasu, a proces ten można zastosować do szeregu różnych metali, w tym stali nierdzewnej, Inconel 617, aluminium i tytanu.
Ze względu na pewne nieodłączne cechy procesu PCE stanowi atrakcyjną alternatywę dla tłoczenia i obróbki blach. Wykorzystując fotorezyst i wytrawiacz do precyzyjnej obróbki chemicznej wybranych obszarów, proces charakteryzuje się zachowaniem właściwości materiału, częściami wolnymi od zadziorów i naprężeń z czystymi konturami i strefami wpływu ciepła. Ponadto płynne medium trawiące tworzy optymalną strukturę dla płynnego medium chłodzącego zastosowanego w płycie. Struktury te nie mają narożników ani krawędzi podatnych na korozję.
W połączeniu z faktem, że PCE wykorzystuje łatwo powtarzalne i niedrogie narzędzia cyfrowe lub szklane, zapewnia to opłacalną, wysoce precyzyjną i szybką alternatywę produkcyjną dla tradycyjnych technik obróbki skrawaniem i tłoczenia. Oznacza to znaczne oszczędności kosztów przy produkcji narzędzi prototypowych, a w przeciwieństwie do technik tłoczenia i obróbki skrawaniem, nie ma zużycia narzędzi i kosztów związanych z ponownym cięciem stali.
Obróbka skrawaniem i tłoczenie mogą dawać mniej niż doskonałe wyniki na metalu na linii cięcia, często deformując obrabiany materiał i pozostawiając zadziory, strefy wpływu ciepła i warstwy przetopu. Ponadto starają się osiągnąć rozdzielczość szczegółów wymaganą w przypadku mniejszych, bardziej złożonych i bardziej precyzyjnych części metalowych, takich jak płyty wymienników ciepła.
Innym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze procesu, jest grubość obrabianego materiału. Tradycyjne procesy często napotykają trudności, gdy są stosowane do obróbki cienkich metali, tłoczenie i wytłaczanie są w wielu przypadkach nieodpowiednie, podczas gdy cięcie laserowe i wodne prowadzi do nieproporcjonalnych i niedopuszczalnych poziomów odkształceń termicznych i fragmentacji materiału. Chociaż PCE można stosować do różnych grubości metali, kluczową cechą jest to, że może pracować na cieńszych blachach, takich jak te stosowane w płytowych wymiennikach ciepła, bez uszczerbku dla płaskości, co ma kluczowe znaczenie do integralności zgromadzenia.ważny.
Kluczowym obszarem, w którym stosowane są płyty, są ogniwa paliwowe wykonane ze stali nierdzewnej, aluminium, niklu, tytanu, miedzi i szeregu stopów specjalnych.
Stwierdzono, że metalowe płytki w ogniwach paliwowych mają wiele zalet w porównaniu z innymi materiałami. Jednocześnie są bardzo mocne, zapewniają doskonałą przewodność dla lepszego chłodzenia, mogą być wytwarzane z bardzo cienkich warstw za pomocą wytrawiania, co skutkuje krótszymi stosami, i nie mają kierunkowego wykończenia powierzchni w kanale. Płyty można formować i tworzyć kanały w tym samym czasie, a jak wspomniano powyżej, w metalu nie powstają naprężenia termiczne, co zapewnia absolutną płaskość.
Proces PCE zapewnia powtarzalne tolerancje wszystkich kluczowych wymiarów płyty, w tym głębokości dróg oddechowych i geometrii kolektora, i może wytwarzać części o ścisłych specyfikacjach dotyczących spadku ciśnienia.
Inne gałęzie przemysłu, w których stosuje się arkusze trawione chemicznie, obejmują silniki liniowe, przemysł lotniczy, petrochemiczny i chemiczny. Po wyprodukowaniu płyty są układane w stos i łączone dyfuzyjnie lub lutowane razem, aby utworzyć rdzeń wymiennika ciepła. Gotowe wymienniki ciepła mogą być nawet sześć razy mniejsze niż tradycyjne „płaszczowo-rurowe” wymienniki ciepła, zapewniając doskonałe korzyści w zakresie przestrzeni i wagi.
Wymienniki ciepła wyprodukowane przy użyciu PCE są również bardzo wytrzymałe i wydajne, mogą wytrzymać ciśnienie 600 barów przy jednoczesnym dostosowaniu się do zakresu temperatur od kriogenicznych do 900 stopni Celsjusza. Możliwe jest połączenie więcej niż dwóch strumieni procesowych w jednym urządzeniu i spełnienie wymagań dotyczących orurowania i zaworów jest znacznie zmniejszone. Reakcja i mieszanie mogą być również zintegrowane z konstrukcją płytowego wymiennika ciepła, co w ekonomiczny sposób zwiększa funkcjonalność w jednym urządzeniu.
Dzisiejsze wymagania dotyczące wydajnego i oszczędzającego miejsce rozpraszania ciepła stanowią ogromne wyzwanie dla wielu inżynierów zajmujących się rozwojem. Miniaturyzacja wielu komponentów w technice elektrycznej i mikrosystemowej tworzy tak zwane gorące punkty termiczne, które wymagają optymalnego rozpraszania ciepła, aby zapewnić długą żywotność.
Wykorzystując 2D i 3D PCE, w wymiennikach ciepła można wytwarzać mikrokanały o określonych szerokościach i głębokościach w celu doboru nośników rozpraszania ciepła na najmniejszej powierzchni. Możliwości projektowania kanałów są prawie nieograniczone.
Ponadto, ponieważ proces wytrawiania inspiruje innowacje projektowe i swobodę geometryczną, przepływ turbulentny, w przeciwieństwie do przepływu laminarnego, można promować poprzez zastosowanie falistych krawędzi i głębokości kanałów. Przepływ turbulentny w czynniku chłodzącym oznacza, że ​​chłodziwo w kontakcie ze źródłem ciepła stale się zmienia, co sprawia, że ​​wymiana ciepła jest bardziej wydajna.
Specjalista PCE, micrometal GmbH, wykorzystuje konkurencyjne cenowo narzędzia optoelektroniczne do produkcji wysokiej jakości detali o wysokim stopniu powtarzalnej dokładności.
Poszczególne płyty mikrokanałowe można mocować (np. za pomocą zgrzewania dyfuzyjnego) do różnych geometrii 3D. Firma micrometal korzysta z sieci doświadczonych partnerów, która daje klientom możliwość zakupu pojedynczych płyt mikrokanałowych lub zintegrowanych bloków wymienników ciepła mikrokanałowego.
Substancja posiadająca właściwości metaliczne i składająca się z dwóch lub więcej pierwiastków chemicznych, z których przynajmniej jeden jest metalem.
Redukcja wzrostu temperatury płynu na styku narzędzie/przedmiot obrabiany podczas obróbki. Zwykle w postaci płynnej, takiej jak rozpuszczalne lub mieszaniny chemiczne (półsyntetyczne, syntetyczne), ale może to być również sprężone powietrze lub inne gazy. Ze względu na zdolność pochłaniania dużych ilości ciepła woda jest szeroko stosowana jako chłodziwo i nośnik różnych środków skrawających, a stosunek wody do związku zmienia się w zależności od zadania obróbki. Patrz płyn chłodzący;półsyntetyczny płyn do cięcia;rozpuszczalny płyn do cięcia oleju;syntetyczny płyn do cięcia.
1. Dyfuzja składnika w gazie, cieczy lub ciele stałym, która ma tendencję do ujednolicania składników.2.Atom lub cząsteczka spontanicznie przemieszcza się w nowe miejsce w materiale.
Operacja, w której prąd elektryczny przepływa między przedmiotem obrabianym a narzędziem przewodzącym przez elektrolit. Inicjuje reakcję chemiczną, która rozpuszcza metal z przedmiotu obrabianego z kontrolowaną szybkością. W przeciwieństwie do konwencjonalnych metod skrawania, twardość przedmiotu obrabianego nie jest czynnikiem, dzięki czemu ECM nadaje się do materiałów trudnych w obróbce. W postaci szlifowania elektrochemicznego, honowania elektrochemicznego i toczenia elektrochemicznego.
Funkcjonalnie taki sam jak silnik obrotowy w obrabiarce, silnik liniowy można traktować jako standardowy silnik obrotowy z magnesami trwałymi, przecięty osiowo w środku, następnie rozebrany i ułożony płasko. Główną zaletą stosowania silników liniowych do napędzania ruchu osi jest eliminacja nieefektywności i różnic mechanicznych powodowanych przez systemy montażu śrub kulowych stosowane w większości obrabiarek CNC.
Szersze rozmieszczenie elementów w teksturze powierzchni. Uwzględnij wszystkie nieregularności rozmieszczone w większym odstępie niż ustawienie odcięcia instrumentu. Patrz Przepływ;Kłamliwy;Chropowatość.
Dr Michael J. Hicks jest dyrektorem Centrum Badań Biznesowych i Ekonomicznych oraz wybitnym profesorem ekonomii na Ball State University's Miller School of Business. Hicks uzyskał tytuł doktora.i magistra ekonomii na Uniwersytecie Tennessee oraz licencjat z ekonomii uzyskany w Virginia Military Institute. Jest autorem dwóch książek i ponad 60 publikacji naukowych poświęconych stanowej i lokalnej polityce publicznej, w tym polityce podatkowej i wydatkowej oraz wpływowi Walmart na lokalne gospodarki.