Пластинчатые теплообменники используются во многих отраслях промышленности и в основном используют металлические пластины для передачи тепла между двумя жидкостями.
Их использование быстро растет, потому что они превосходят традиционные теплообменники (обычно спиральная трубка, содержащая одну жидкость, которая проходит через камеру, содержащую другую жидкость), потому что охлаждаемая жидкость имеет контакт с большей площадью поверхности, что оптимизирует теплопередачу и значительно увеличивает скорость изменения температуры.
Вместо змеевиков, проходящих через камеры, в пластинчатом теплообменнике есть две чередующиеся камеры, обычно тонкие по глубине, разделенные гофрированными металлическими пластинами на их самых больших поверхностях. Камера тонкая, так как это обеспечивает контакт большей части объема жидкости с пластиной, что способствует теплообмену.
Такие теплообменные пластины традиционно изготавливались с использованием штамповки или традиционной механической обработки, такой как глубокая вытяжка, но в последнее время фотохимическое травление (PCE) оказалось наиболее эффективным и экономичным методом изготовления, доступным для этого строгого применения. Электрохимическая обработка (ECM) — еще одна альтернативная технология, которая может производить очень точные детали в партиях, но этот процесс требует очень высокого уровня начальных инвестиций, ограничен проводящими материалами, потребляет много энергии, проектирование и производство инструментов затруднено, а заготовка подвергается коррозии. станков и приспособлений всегда было головной болью.
Часто обе стороны пластинчатого теплообменника содержат чрезвычайно сложные элементы, которые иногда выходят за рамки возможностей штамповки и механической обработки, но легко достигаются с помощью PCE. Кроме того, PCE может создавать элементы на обеих сторонах пластины одновременно, что значительно экономит время, и этот процесс может быть применен к целому ряду различных металлов, включая нержавеющую сталь, инконель 617, алюминий и титан.
Благодаря некоторым присущим процессу характеристикам, PCE предлагает привлекательную альтернативу для штамповки и механической обработки листового металла. Использование фоторезиста и травителя для точной химической обработки выбранных областей позволяет сохранить свойства материала, детали без заусенцев и напряжений с чистыми контурами и без зон термического влияния. Кроме того, жидкая среда для травления создает оптимальную структуру для жидкой охлаждающей среды, используемой в пластине. Эти структуры не имеют углов и краев, подверженных коррозии.
В сочетании с тем фактом, что PCE использует легко воспроизводимые и недорогие цифровые или стеклянные инструменты, он обеспечивает экономичную, высокоточную и быструю производственную альтернативу традиционным методам обработки и штамповки. Это означает значительную экономию средств при производстве прототипов инструментов, и, в отличие от методов штамповки и механической обработки, нет износа инструмента и затрат, связанных с повторной резкой стали.
Механическая обработка и штамповка могут давать далеко не идеальные результаты на металле на линии реза, часто деформируя обрабатываемый материал и оставляя заусенцы, зоны термического влияния и слои повторного литья. Кроме того, они стремятся обеспечить разрешение деталей, необходимое для более мелких, более сложных и более точных металлических деталей, таких как теплообменные пластины.
Другим фактором, который следует учитывать при выборе процесса, является толщина обрабатываемого материала. Традиционные процессы часто сталкиваются с трудностями при обработке тонкого металла, штамповка и штамповка во многих случаях непригодны, в то время как лазерная и водяная резка приводят к непропорциональным и неприемлемым уровням термической деформации и фрагментации материала соответственно. имеет решающее значение для целостности сборки.важный.
Ключевой областью, где используются пластины, являются топливные элементы, изготовленные из нержавеющей стали, алюминия, никеля, титана, меди и ряда специальных сплавов.
Было обнаружено, что металлические пластины в топливных элементах имеют много преимуществ по сравнению с другими материалами. В то же время они очень прочные, обладают отличной проводимостью для лучшего охлаждения, могут быть изготовлены чрезвычайно тонкими с помощью травления, что приводит к более коротким пакетам, и не имеют направленной обработки поверхности внутри канала. Пластины можно формовать и создавать каналы одновременно, и, как упоминалось выше, в металле не создается термического напряжения, что обеспечивает абсолютную плоскостность.
Процесс PCE обеспечивает воспроизводимые допуски на все основные размеры платы, включая глубину воздуховода и геометрию коллектора, и позволяет производить детали с жесткими спецификациями по перепаду давления.
К другим отраслям промышленности, в которых используются листы с химическим травлением, относятся линейные двигатели, аэрокосмическая, нефтехимическая и химическая промышленность. После изготовления пластины укладываются друг на друга и соединяются диффузионным соединением или спаиваются вместе, образуя сердцевину теплообменника. Готовые теплообменники могут быть до шести раз меньше, чем традиционные кожухотрубные теплообменники, что обеспечивает превосходные преимущества в пространстве и весе.
Теплообменники, произведенные с использованием PCE, также очень надежны и эффективны, способны выдерживать давление 600 бар, адаптируясь к диапазону температур от криогенных до 900 градусов Цельсия. Можно объединить более двух технологических потоков в одном блоке и значительно сократить требования к трубопроводам и клапанам. Реакция и смешивание также могут быть интегрированы в конструкцию пластинчатого теплообменника, экономически эффективно добавляя функциональность в одном блоке.
Современные требования к эффективному и компактному отводу тепла ставят перед многими инженерами-разработчиками огромные задачи. Миниатюризация многих компонентов в электрических и микросистемных технологиях создает так называемые тепловые точки перегрева, которые требуют оптимального отвода тепла для обеспечения длительного срока службы.
Используя 2D и 3D PCE, микроканалы определенной ширины и глубины могут быть изготовлены в теплообменниках для выбора среды рассеивания тепла на минимальной площади. Практически нет ограничений на возможные конструкции каналов.
Кроме того, поскольку процесс травления вдохновляет на инновации в дизайне и геометрическую свободу, турбулентный поток, в отличие от ламинарного потока, может быть повышен за счет использования волнистых краев и глубины каналов. Турбулентный поток в охлаждающей среде означает, что хладагент, контактирующий с источником тепла, постоянно меняется, что делает теплообмен более эффективным. Такие гофры и неровности в микроканалах в теплообменниках легко создаются с помощью PCE, но их невозможно или слишком дорого производить с использованием альтернативных производственных процессов.
Компания micrometal GmbH, специализирующаяся на PCE, использует оптоэлектронные инструменты по конкурентоспособным ценам для производства высококачественных заготовок с высокой повторяемостью.
Отдельные микроканальные пластины могут быть прикреплены (например, с помощью диффузионной сварки) к различным трехмерным геометриям. micrometal использует сеть опытных партнеров, которая дает клиентам возможность приобрести отдельные микроканальные пластины или цельные блоки микроканального теплообменника.
Вещество, обладающее металлическими свойствами и состоящее из двух или более химических элементов, по крайней мере один из которых является металлом.
Уменьшить повышение температуры жидкости на границе раздела инструмент/заготовка во время обработки. Обычно в жидкой форме, такой как растворимые или химические смеси (полусинтетические, синтетические), но также может быть сжатым воздухом или другими газами. Благодаря своей способности поглощать большое количество тепла вода широко используется в качестве охлаждающей жидкости и носителя для различных смазочно-охлаждающих жидкостей, а соотношение воды и смеси зависит от задачи обработки. См. Смазочно-охлаждающую жидкость;полусинтетическая смазочно-охлаждающая жидкость;растворимая в масле смазочно-охлаждающая жидкость;синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость.
1. Диффузия компонента в газ, жидкость или твердое тело, которая стремится сделать компоненты однородными.2.Атом или молекула спонтанно перемещаются в новое место внутри материала.
Операция, при которой электрический ток протекает между заготовкой и токопроводящим инструментом через электролит. Инициирует химическую реакцию, которая растворяет металл из заготовки с контролируемой скоростью. В отличие от традиционных методов резки, твердость заготовки не является фактором, что делает ЭХО подходящим для труднообрабатываемых материалов. В форме электрохимического шлифования, электрохимического хонингования и электрохимического точения.
Функционально так же, как вращающийся двигатель в станке, линейный двигатель можно рассматривать как стандартный вращающийся двигатель с постоянными магнитами, разрезанный в осевом направлении в центре, затем зачищенный и уложенный горизонтально. Основное преимущество использования линейных двигателей для управления осевым движением заключается в том, что он устраняет неэффективность и механические различия, вызванные системами сборки с шарико-винтовой передачей, используемыми в большинстве станков с ЧПУ.
Компоненты с более широким интервалом в текстуре поверхности. Включите все неровности, расположенные с более широким интервалом, чем настройка отсечки прибора. См. «Поток»;Врущий;Шероховатость.
Доктор Майкл Дж. Хикс является директором Центра деловых и экономических исследований и почетным профессором экономики Джорджа и Фрэнсиса Болла в Школе бизнеса Миллера при Государственном университете Болла. Хикс получил докторскую степень.и степень магистра экономики Университета Теннесси и степень бакалавра экономики Военного института Вирджинии. Он является автором двух книг и более 60 научных публикаций, посвященных государственной и местной государственной политике, включая налоговую политику и политику расходов, а также влияние Walmart на местную экономику.