توجد المبادلات الحرارية اللوحية في العديد من التطبيقات الصناعية وتستخدم في المقام الأول الصفائح المعدنية لنقل الحرارة بين سائلين.
إن استخدامها ينمو بسرعة كبيرة لأنها تتفوق على المبادلات الحرارية التقليدية (عادة أنبوب ملفوف يحتوي على سائل واحد يمر عبر غرفة تحتوي على سائل آخر) لأن السائل الذي يتم تبريده يكون على مساحة سطح أكبر، مما يحسن نقل الحرارة ويزيد بشكل كبير من معدل التغير في درجة الحرارة.
بدلاً من الملفات التي تمر عبر الغرف، يوجد في المبادل الحراري اللوحي غرفتان متناوبتان، عادةً ما تكون ذات عمق رقيق، مفصولة بألواح معدنية مموجة عند أكبر أسطحها. تكون الغرفة رقيقة، حيث يضمن هذا أن يكون معظم حجم السائل على اتصال باللوحة، مما يساعد على تبادل الحرارة.
تم تصنيع مثل هذه الألواح التبادلية الحرارية تقليديا باستخدام الختم أو التشغيل الآلي التقليدي مثل السحب العميق، ولكن في الآونة الأخيرة أثبت النقش الضوئي الكيميائي (PCE) أنه تقنية التصنيع الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة المتاحة لهذا التطبيق الصارم. تعد المعالجة الكهروكيميائية (ECM) تقنية بديلة أخرى يمكنها تصنيع أجزاء دقيقة للغاية على دفعات، ولكن هذه العملية تتطلب مستوى مرتفعًا جدًا من الاستثمار الأولي، وتقتصر على المواد الموصلة، وتستهلك الكثير من الطاقة، كما أن تصميم وتصنيع الأدوات أمر صعب، وقطعة العمل التي تتعرض للتآكل كانت دائمًا صداعًا.
في كثير من الأحيان، يحتوي كلا جانبي المبادل الحراري للصفائح على ميزات معقدة للغاية تتجاوز أحيانًا قدرات الختم والتشغيل، ولكن يمكن تحقيقها بسهولة باستخدام PCE. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ PCE توليد ميزات على كلا جانبي اللوحة في وقت واحد، مما يوفر وقتًا كبيرًا، ويمكن تطبيق العملية على مجموعة من المعادن المختلفة، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ، وInconel 617، والألومنيوم، والتيتانيوم.
بفضل بعض الخصائص المتأصلة في العملية، تقدم PCE بديلاً جذابًا للختم والتشغيل الآلي في تطبيقات الصفائح المعدنية. باستخدام المواد المقاومة للضوء والمحفورة لمعالجة المناطق المحددة كيميائيًا بدقة، تتميز العملية بخصائص المواد المحفوظة، والأجزاء الخالية من النتوءات والإجهاد مع ملامح نظيفة وعدم وجود مناطق متأثرة بالحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يخلق وسط النقش السائل بنية مثالية لوسط التبريد السائل المستخدم في اللوحة. لا تحتوي هذه الهياكل على زوايا وحواف عرضة للتآكل.
بالإضافة إلى حقيقة أن PCE يستخدم أدوات رقمية أو زجاجية قابلة للتكرار بسهولة ومنخفضة التكلفة، فإنه يوفر بديلاً تصنيعيًا فعالاً من حيث التكلفة وعالي الدقة وسريعًا لتقنيات التصنيع التقليدية والختم. وهذا يعني توفيرًا كبيرًا في التكلفة عند إنتاج أدوات النموذج الأولي، وعلى عكس تقنيات الختم والتصنيع، لا يوجد تآكل للأداة وتكلفة مرتبطة بإعادة قطع الفولاذ.
يمكن أن تنتج عمليات التشغيل والختم نتائج أقل من مثالية على المعدن عند خط القطع، مما يؤدي غالبًا إلى تشويه المادة التي يتم تشغيلها وترك نتوءات ومناطق متأثرة بالحرارة وطبقات إعادة الصب. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تسعى جاهدة لتلبية دقة التفاصيل المطلوبة للأجزاء المعدنية الأصغر والأكثر تعقيدًا والأكثر دقة مثل لوحات التبادل الحراري.
هناك عامل آخر يجب مراعاته في اختيار العملية وهو سمك المادة المراد تصنيعها. غالبًا ما تواجه العمليات التقليدية صعوبات عند تطبيقها على معالجة المعادن الرقيقة، حيث تكون الختم والختم غير مناسبين في كثير من الحالات، بينما يؤدي القطع بالليزر والماء إلى مستويات غير متناسبة وغير مقبولة من التشوه الحراري وتفتت المواد، على التوالي. في حين يمكن استخدام PCE في مجموعة متنوعة من سماكات المعادن، فإن السمة الرئيسية هي أنه يمكن أن يعمل على صفائح معدنية أرق، مثل تلك المستخدمة في المبادلات الحرارية للألواح، دون المساس بالتسطيح، وهو أمر بالغ الأهمية لسلامة التجميع. مهم.
أحد المجالات الرئيسية التي تستخدم فيها الألواح هي تطبيقات خلايا الوقود المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم والنيكل والتيتانيوم والنحاس ومجموعة من السبائك المتخصصة.
لقد وجد أن الصفائح المعدنية في خلايا الوقود لها العديد من المزايا مقارنة بالمواد الأخرى. في الوقت نفسه، فهي قوية جدًا، وتوفر توصيلًا كهربائيًا ممتازًا لتبريد أفضل، ويمكن تصنيعها بشكل رقيق للغاية باستخدام النقش، مما يؤدي إلى أكوام أقصر، ولا تحتوي على تشطيب سطحي اتجاهي داخل القناة. يمكن تشكيل الصفائح وإنشاء القنوات في نفس الوقت، وكما ذكر أعلاه، لا يتم إنشاء أي إجهاد حراري في المعدن، مما يضمن التسطيح المطلق.
وتضمن عملية PCE التسامح المتكرر في جميع أبعاد لوحة المفاتيح، بما في ذلك عمق مجرى الهواء وهندسة مشعب السحب، ويمكنها تصنيع الأجزاء وفقًا لمواصفات انخفاض الضغط الصارمة.
تشمل الصناعات الأخرى التي تستخدم الصفائح المحفورة كيميائيًا المحركات الخطية والصناعات الفضائية والبتروكيماوية والكيميائية. بعد التصنيع، يتم تكديس الألواح وربطها معًا أو لحامها معًا لصنع قلب المبادل الحراري. يمكن أن تكون المبادلات الحرارية النهائية أصغر بما يصل إلى ست مرات من المبادلات الحرارية التقليدية "القذيفة والأنبوب"، مما يوفر مزايا ممتازة من حيث المساحة والوزن.
كما أن المبادلات الحرارية المنتجة باستخدام PCE قوية وفعالة للغاية، وقادرة على تحمل ضغط 600 بار مع التكيف مع نطاق درجة حرارة من التبريد العميق إلى 900 درجة مئوية. ومن الممكن الجمع بين أكثر من تيارين للعملية في وحدة واحدة وتلبية المتطلبات المتعلقة بالأنابيب والصمامات بشكل كبير. ويمكن أيضًا دمج التفاعل والخلط في تصميم المبادل الحراري اللوحي، مما يضيف وظيفة فعالة من حيث التكلفة في وحدة واحدة.
إن متطلبات اليوم لتبديد الحرارة بكفاءة وتوفير المساحة تشكل تحديات هائلة للعديد من مهندسي التطوير. إن تصغير العديد من المكونات في التكنولوجيا الكهربائية وتكنولوجيا النظم الدقيقة يخلق ما يسمى بالنقاط الساخنة الحرارية، والتي تتطلب تبديدًا مثاليًا للحرارة لضمان عمر خدمة طويل.
باستخدام تقنية PCE ثنائية وثلاثية الأبعاد، يمكن تصنيع قنوات دقيقة بعرض وأعماق محددة في المبادلات الحرارية لاختيار وسائط تبديد الحرارة في أصغر مساحة. ولا يوجد حد تقريبًا لتصاميم القنوات الممكنة.
علاوة على ذلك، بما أن عملية النقش تلهم الابتكار في التصميم والحرية الهندسية، يمكن تعزيز التدفق المضطرب بدلاً من التدفق الرقائقي من خلال استخدام حواف وأعماق القنوات المتموجة. يعني التدفق المضطرب في وسط التبريد أن المبرد الذي يتلامس مع مصدر الحرارة يتغير باستمرار، مما يجعل تبادل الحرارة أكثر كفاءة. يمكن إنتاج مثل هذه التموجات والمخالفات في القنوات الدقيقة في المبادلات الحرارية بسهولة بواسطة PCE، ولكن ليس من الممكن أو باهظ التكلفة إنتاجها باستخدام عمليات التصنيع البديلة.
تستخدم شركة micrometal GmbH المتخصصة في PCE أدوات بصرية إلكترونية بأسعار تنافسية لإنتاج قطع عمل عالية الجودة بدرجة عالية من الدقة القابلة للتكرار.
يمكن ربط ألواح القنوات الدقيقة الفردية (على سبيل المثال، عن طريق اللحام الانتشاري) بمختلف الأشكال الهندسية ثلاثية الأبعاد. تستخدم شركة ميكروميتال شبكة شركاء من ذوي الخبرة تمنح العملاء خيار شراء ألواح القنوات الدقيقة الفردية أو كتل المبادل الحراري للقنوات الدقيقة المتكاملة.
مادة لها خصائص معدنية وتتكون من عنصرين كيميائيين أو أكثر، يكون أحدهما على الأقل معدنًا.
يقلل من ارتفاع درجة حرارة السوائل عند واجهة الأداة / قطعة العمل أثناء التشغيل. عادة في صورة سائلة، مثل الخلائط القابلة للذوبان أو الكيميائية (شبه الاصطناعية، الاصطناعية)، ولكن يمكن أيضا أن يكون الهواء المضغوط أو الغازات الأخرى. ونظرًا لقدرتها على امتصاص كميات كبيرة من الحرارة، يتم استخدام الماء على نطاق واسع كمبرد وناقل لمختلف مركبات القطع، وتختلف نسبة الماء إلى المركب حسب مهمة التشغيل. انظر سائل القطع؛ سائل القطع شبه الاصطناعي؛ سائل القطع الزيتي القابل للذوبان؛ سائل القطع الاصطناعي.
١. توزيع مُكوِّن في غاز أو سائل أو صلب، يُؤدي إلى توحيد التركيب في جميع أجزائه. ٢. انتقال ذرة أو جزيء تلقائيًا إلى موقع جديد داخل المادة.
عملية يتدفق فيها التيار الكهربائي بين قطعة العمل وأداة موصلة من خلال إلكتروليت. يبدأ تفاعل كيميائي يذيب المعدن من قطعة العمل بمعدل متحكم فيه. وعلى عكس طرق القطع التقليدية، فإن صلابة قطعة العمل ليست عاملاً، مما يجعل ECM مناسبًا للمواد التي يصعب تشغيلها. في شكل طحن كهروكيميائي، وشحذ كهروكيميائي، وتحويل كهروكيميائي.
يمكن اعتبار المحرك الخطي بمثابة محرك دوار مغناطيسي دائم قياسي، يتم قطعه محوريًا في المنتصف، ثم تجريده ووضعه بشكل مسطح، ويمكن اعتباره وظيفيًا مثل المحرك الدوار في أداة الآلة، حيث يتم قطعه محوريًا في المنتصف، ثم تجريده ووضعه بشكل مسطح. الميزة الرئيسية لاستخدام المحركات الخطية لدفع حركة المحور هي أنها تقضي على عدم الكفاءة والاختلافات الميكانيكية الناجمة عن أنظمة تجميع الكرة اللولبية المستخدمة في معظم أدوات الآلة CNC.
المكونات ذات المسافات الأوسع في نسيج السطح. تتضمن جميع المخالفات ذات المسافات الأوسع من إعداد قطع الجهاز. انظر التدفق؛ الكذب؛ الخشونة.
الدكتور مايكل جيه هيكس هو مدير مركز أبحاث الأعمال والاقتصاد وأستاذ الاقتصاد المتميز جورج وفرانسيس بول في كلية ميلر للأعمال بجامعة بول ستيت. حصل هيكس على درجة الدكتوراه والماجستير في الاقتصاد من جامعة تينيسي ودرجة البكالوريوس في الاقتصاد من المعهد العسكري فيرجينيا. وقد ألف كتابين وأكثر من 60 منشورًا علميًا تركز على السياسة العامة على مستوى الولاية والمحلية، بما في ذلك سياسة الضرائب والإنفاق وتأثير وول مارت على الاقتصادات المحلية.