Os trocadores de calor de placas existem em muitas aplicações industriais e usam principalmente placas de metal para transferir calor entre dois fluidos.
Seu uso está crescendo rapidamente porque eles superam os trocadores de calor tradicionais (geralmente um tubo espiralado contendo um fluido que passa por uma câmara contendo outro fluido) porque o fluido sendo resfriado é de maior superfície de contato, o que otimiza a transferência de calor e aumenta muito a taxa de mudança de temperatura.
Em vez de bobinas passando pelas câmaras, em um trocador de calor de placas, existem duas câmaras alternadas, geralmente finas em profundidade, separadas por placas de metal corrugadas em suas maiores superfícies.
Essas placas de troca de calor têm sido tradicionalmente fabricadas usando estampagem ou usinagem convencional, como estampagem profunda, mas recentemente a corrosão fotoquímica (PCE) provou ser a técnica de fabricação mais eficiente e econômica disponível para esta aplicação rigorosa. A usinagem eletroquímica (ECM) é outra tecnologia alternativa que pode fabricar peças muito precisas em lotes, mas esse processo requer um nível muito alto de investimento inicial, é limitado a materiais condutores, consome muita energia, o projeto e a fabricação de ferramentas são difíceis e a corrosão de máquinas-ferramentas e luminárias sempre foi uma dor de cabeça.
Freqüentemente, ambos os lados de um trocador de calor de placas contêm recursos extremamente complexos que às vezes estão além das capacidades de estampagem e usinagem, mas são facilmente obtidos usando o PCE. Além disso, o PCE pode gerar recursos em ambos os lados da placa simultaneamente, economizando tempo significativo, e o processo pode ser aplicado a uma variedade de metais diferentes, incluindo aço inoxidável, Inconel 617, alumínio e titânio.
Devido a algumas características inerentes ao processo, o PCE oferece uma alternativa atraente para estampagem e usinagem em aplicações de chapas metálicas.Usando fotoresistente e ácido para processar com precisão áreas selecionadas quimicamente, o processo apresenta propriedades de material preservadas, peças sem rebarbas e sem tensão com contornos limpos e sem zonas afetadas pelo calor.Além disso, o meio de gravação fluido cria uma estrutura ideal para o meio de resfriamento fluido usado na placa.Essas estruturas não têm cantos e bordas suscetíveis à corrosão.
Combinado com o fato de que o PCE usa ferramentas digitais ou de vidro facilmente repetíveis e de baixo custo, ele fornece uma alternativa de fabricação rápida, de alta precisão e econômica às técnicas tradicionais de usinagem e estampagem.
A usinagem e a estampagem podem produzir resultados menos que perfeitos no metal na linha de corte, geralmente deformando o material sendo usinado e deixando rebarbas, zonas afetadas pelo calor e camadas reformuladas. Além disso, eles se esforçam para atender à resolução de detalhes necessária para peças de metal menores, mais complexas e mais precisas, como placas de troca de calor.
Outro fator a considerar na seleção do processo é a espessura do material a ser usinado. Os processos tradicionais geralmente encontram dificuldades quando aplicados ao processamento de metal fino, estampagem e estampagem são, em muitos casos, inadequados, enquanto o corte a laser e a água levam a níveis desproporcionais e inaceitáveis ​​de deformação térmica e fragmentação do material, respectivamente. Embora o PCE possa ser usado em uma variedade de espessuras de metal, um atributo importante é que ele pode trabalhar em chapas de metal mais finas, como as usadas em trocadores de calor de placas, sem comprometer o nivelamento, o que é crítico para o integridade da assembléia.importante.
Uma área chave onde as placas são usadas é em aplicações de células de combustível feitas de aço inoxidável, alumínio, níquel, titânio, cobre e uma variedade de ligas especiais.
Verificou-se que as placas de metal em células de combustível têm muitas vantagens sobre outros materiais. Ao mesmo tempo, elas são muito fortes, oferecem excelente condutividade para melhor resfriamento, podem ser fabricadas extremamente finas usando corrosão, resultando em pilhas mais curtas e não têm acabamento de superfície direcional dentro do canal. As placas podem ser formadas e os canais criados ao mesmo tempo e, como mencionado acima, nenhum estresse térmico é criado no metal, garantindo o nivelamento absoluto.
O processo PCE garante tolerâncias repetíveis em todas as dimensões do teclado, incluindo a profundidade da via aérea e a geometria do manifold, e pode fabricar peças com especificações de queda de pressão apertadas.
Outras indústrias que usam chapas quimicamente gravadas incluem as indústrias de motores lineares, aeroespacial, petroquímica e química. Após a fabricação, as placas são empilhadas e unidas por difusão ou soldadas juntas para formar o núcleo do trocador de calor.
Os trocadores de calor produzidos com PCE também são muito robustos e eficientes, capazes de suportar uma pressão de 600 bar enquanto se adaptam a uma faixa de temperatura de criogênica a 900 graus Celsius.
Os requisitos atuais para dissipação de calor eficiente e com economia de espaço apresentam enormes desafios para muitos engenheiros de desenvolvimento. A miniaturização de muitos componentes na tecnologia elétrica e de microssistemas cria os chamados pontos quentes térmicos, que exigem dissipação de calor ideal para garantir uma longa vida útil.
Usando PCE 2D e 3D, microcanais com larguras e profundidades definidas podem ser fabricados em trocadores de calor para a seleção de meios de dissipação de calor na menor área. Quase não há limite para os projetos de canais possíveis.
Além disso, uma vez que o processo de gravação inspira inovação de design e liberdade geométrica, o fluxo turbulento em oposição ao fluxo laminar pode ser promovido através do uso de bordas e profundidades onduladas do canal.O fluxo turbulento no meio de resfriamento significa que o refrigerante em contato com a fonte de calor está em constante mudança, o que torna a troca de calor mais eficiente.Essas ondulações e irregularidades em microcanais em trocadores de calor são facilmente produzidas pelo PCE, mas não são possíveis ou têm um custo proibitivo de produzir usando processos de fabricação alternativos.
A especialista em PCE micrometal GmbH usa ferramentas optoeletrônicas com preços competitivos para produzir peças de trabalho de alta qualidade com alto grau de precisão repetível.
Placas de microcanais individuais podem ser conectadas (por exemplo, por soldagem por difusão) a várias geometrias 3D. A micrometal usa uma rede de parceiros experientes que oferece aos clientes a opção de comprar placas de microcanais individuais ou blocos integrais de trocadores de calor de microcanais.
Substância com propriedades metálicas e constituída por dois ou mais elementos químicos, dos quais pelo menos um é um metal.
Reduza os aumentos de temperatura do fluido na interface ferramenta/peça durante a usinagem. Geralmente na forma líquida, como misturas solúveis ou químicas (semissintéticas, sintéticas), mas também pode ser ar pressurizado ou outros gases.fluido de corte semissintético;fluido de corte de óleo solúvel;fluido de corte sintético.
1. Difusão de um componente em um gás, líquido ou sólido que tende a tornar os componentes uniformes.2.Um átomo ou molécula se move espontaneamente para um novo local dentro do material.
Uma operação na qual a corrente elétrica flui entre uma peça de trabalho e uma ferramenta condutora através de um eletrólito.Inicia uma reação química que dissolve o metal da peça de trabalho a uma taxa controlada.Ao contrário dos métodos de corte convencionais, a dureza da peça de trabalho não é um fator, tornando o ECM adequado para materiais difíceis de usinar.Na forma de retificação eletroquímica, brunimento eletroquímico e torneamento eletroquímico.
Funcionalmente igual a um motor rotativo em uma máquina-ferramenta, um motor linear pode ser pensado como um motor rotativo de imã permanente padrão, cortado axialmente no centro, depois descarnado e plano.
Componentes com espaçamento maior na textura da superfície.Inclua todas as irregularidades com espaçamento maior do que a configuração de corte do instrumento.Consulte Fluxo;Mentindo;Rugosidade.
Dr. Michael J. Hicks é Diretor do Centro de Pesquisa Econômica e Empresarial e Professor Ilustre de Economia George e Francis Ball na Miller School of Business da Ball State University. Hicks recebeu seu Ph.D.e mestre em economia pela University of Tennessee e bacharel em economia pelo Virginia Military Institute. Ele é autor de dois livros e mais de 60 publicações acadêmicas com foco em políticas públicas estaduais e locais, incluindo políticas fiscais e de gastos e o impacto do Walmart nas economias locais.