Пластинчатите топлообменници съществуват в много промишлени приложения и използват предимно метални плочи за пренос на топлина между два флуида.
Тяхната употреба нараства бързо, защото превъзхождат традиционните топлообменници (обикновено спираловидна тръба, съдържаща един флуид, преминаваща през камера, съдържаща друг флуид), тъй като охлажданият флуид има по-голяма контактна повърхност, което оптимизира топлопреноса и значително увеличава скоростта на промяна на температурата.
Вместо серпентини, преминаващи през камерите, в пластинчатия топлообменник има две редуващи се камери, обикновено тънки по дълбочина, разделени от гофрирани метални плочи на най-големите си повърхности. Камерата е тънка, тъй като това гарантира, че по-голямата част от обема на течността е в контакт с плочата, което подпомага топлообмена.
Такива топлообменни плочи традиционно са се изработвали чрез щамповане или конвенционална машинна обработка, като например дълбоко изтегляне, но напоследък фотохимичното ецване (PCE) се доказа като най-ефективната и рентабилна техника за производство, достъпна за това строго приложение. Електрохимичната машинна обработка (ECM) е друга алтернативна технология, която може да произвежда много прецизни части на партиди, но този процес изисква много високо ниво на първоначална инвестиция, ограничен е до проводими материали, консумира много енергия, проектирането и производството на инструменти е трудно, а детайлът е подложен на корозия. Корозията на машинните инструменти и приспособленията винаги е била главоболие.
Често двете страни на пластинчатия топлообменник съдържат изключително сложни елементи, които понякога са извън възможностите на щамповането и машинната обработка, но лесно се постигат с помощта на PCE. Освен това, PCE може да генерира елементи от двете страни на плочата едновременно, спестявайки значително време, а процесът може да се прилага към редица различни метали, включително неръждаема стомана, Inconel 617, алуминий и титан.
Поради някои присъщи характеристики на процеса, PCE предлага атрактивна алтернатива за щамповане и машинна обработка на листов метал. Използвайки фоторезист и ецващ агент за прецизна химическа обработка на избрани области, процесът се характеризира със запазени свойства на материала, части без грапавини и напрежение с чисти контури и без зони, засегнати от топлина. Освен това, течната ецваща среда създава оптимална структура за течната охлаждаща среда, използвана в плочата. Тези структури нямат ъгли и ръбове, податливи на корозия.
В комбинация с факта, че PCE използва лесно повтаряеми и евтини цифрови или стъклени инструменти, това осигурява рентабилна, високоточна и бърза производствена алтернатива на традиционните техники за обработка и щамповане. Това означава значителни икономии на разходи при производството на прототипи на инструменти и за разлика от техниките за щамповане и обработка, няма износване на инструмента и разходи, свързани с повторното рязане на стомана.
Машинната обработка и щамповането могат да доведат до несъвършени резултати върху метала на линията на рязане, често деформирайки обработвания материал и оставяйки грапавини, зони, засегнати от топлина, и преработени слоеве. Освен това, те се стремят да отговорят на детайлната резолюция, необходима за по-малки, по-сложни и по-прецизни метални части, като например топлообменни плочи.
Друг фактор, който трябва да се вземе предвид при избора на процес, е дебелината на материала, който ще се обработва. Традиционните процеси често срещат трудности, когато се прилагат за обработка на тънки метали, щамповането и щанцоването в много случаи са неподходящи, докато лазерното и водното рязане водят до непропорционални и неприемливи нива на термична деформация и съответно фрагментация на материала. Въпреки че PCE може да се използва в метали с различна дебелина, ключово свойство е, че може да работи върху по-тънки метални листове, като тези, използвани в пластинчати топлообменници, без да се нарушава плоскостта, която е от решаващо значение за целостта на сглобката. Важно е.
Ключова област, в която се използват плочи, е в приложенията за горивни клетки, изработени от неръждаема стомана, алуминий, никел, титан, мед и редица специални сплави.
Металните плочи в горивните клетки имат много предимства пред други материали. В същото време те са много здрави, предлагат отлична проводимост за по-добро охлаждане, могат да бъдат изработени изключително тънки чрез ецване, което води до по-къси стекове, и нямат насочена повърхностна обработка в канала. Плочите могат да се оформят и каналите да се създават едновременно и както бе споменато по-горе, в метала не се създава термично напрежение, което осигурява абсолютна плоскост.
Процесът PCE осигурява повторяеми допуски за всички размери на ключовите платки, включително дълбочината на дихателните пътища и геометрията на колектора, и може да произвежда части с строги спецификации за пад на налягане.
Други индустрии, които използват химически ецвани листове, включват линейни двигатели, аерокосмическата, нефтохимическата и химическата промишленост. След производството, плочите се подреждат и дифузионно се свързват или запояват, за да образуват сърцевината на топлообменника. Готовите топлообменници могат да бъдат до шест пъти по-малки от традиционните „кожухо-тръбни“ топлообменници, осигурявайки отлични предимства по отношение на пространството и теглото.
Топлообменниците, произведени с помощта на PCE, са също много здрави и ефективни, способни да издържат на налягане от 600 бара, като същевременно се адаптират към температурен диапазон от криогенни до 900 градуса по Целзий. Възможно е да се комбинират повече от два технологични потока в едно устройство и изискванията за тръбопроводи и клапани да бъдат значително намалени. Реакцията и смесването също могат да бъдат интегрирани в дизайна на пластинчатия топлообменник, като по този начин се добавя рентабилно функционалност в едно устройство.
Днешните изисквания за ефективно и компактно разсейване на топлината представляват огромни предизвикателства за много инженери-разработчици. Миниатюризацията на много компоненти в електрическите и микросистемните технологии създава така наречените термични горещи точки, които изискват оптимално разсейване на топлината, за да се осигури дълъг експлоатационен живот.
С помощта на 2D и 3D PCE могат да се изработят микроканали с определени ширини и дълбочини в топлообменници за избор на среда за разсейване на топлината в най-малката площ. Почти няма ограничение за възможните конструкции на каналите.
Освен това, тъй като процесът на ецване вдъхновява дизайнерски иновации и геометрична свобода, турбулентният поток, за разлика от ламинарния, може да се насърчи чрез използването на вълнообразни ръбове и дълбочини на каналите. Турбулентният поток в охлаждащата среда означава, че охлаждащата течност, която е в контакт с източника на топлина, постоянно се променя, което прави топлообмена по-ефективен. Такива гофрирания и неравности в микроканалите в топлообменниците се произвеждат лесно чрез PCE, но не е възможно или е твърде скъпо да се произведат с помощта на алтернативни производствени процеси.
Специалистът на PCE micrometal GmbH използва оптоелектронни инструменти на конкурентни цени, за да произвежда висококачествени детайли с висока степен на повторяема точност.
Отделни микроканални плочи могат да бъдат прикрепени (напр. чрез дифузионно заваряване) към различни 3D геометрии. micrometal използва опитна партньорска мрежа, която дава на клиентите възможност да закупят отделни микроканални плочи или интегрални микроканални топлообменни блокове.
Вещество, притежаващо метални свойства и състоящо се от два или повече химични елемента, поне един от които е метал.
Намалете повишаването на температурата на флуида на границата между инструмента и детайла по време на обработка. Обикновено в течна форма, като разтворими или химически смеси (полусинтетични, синтетични), но може да бъде и въздух под налягане или други газове. Поради способността си да абсорбира големи количества топлина, водата се използва широко като охлаждаща течност и носител за различни режещи съединения, а съотношението вода към съединение варира в зависимост от задачата за обработка. Вижте режеща течност; полусинтетична режеща течност; разтворима маслена режеща течност; синтетична режеща течност.
1. Дифузия на компонент в газ, течност или твърдо вещество, която води до еднородност на компонентите. 2. Атом или молекула спонтанно се премества на ново място в материала.
Операция, при която електрически ток протича между детайла и проводим инструмент през електролит. Инициира химическа реакция, която разтваря метала от детайла с контролирана скорост. За разлика от конвенционалните методи за рязане, твърдостта на детайла не е фактор, което прави електрохимичното рязане (ECM) подходящо за труднообработваеми материали. Под формата на електрохимично шлифоване, електрохимично хонинговане и електрохимично струговане.
Функционално същият като ротационен двигател в машинен инструмент, линейният двигател може да се разглежда като стандартен ротационен двигател с постоянен магнит, разрязан аксиално в центъра, след което оголен и положен плоско. Основното предимство на използването на линейни двигатели за задвижване на осевото движение е, че елиминира неефективността и механичните разлики, причинени от системите за сглобяване на сачмени винтове, използвани в повечето CNC машини.
По-широко разположени компоненти в текстурата на повърхността. Включете всички неравности, разположени по-широко от настройката за гранична стойност на инструмента. Вижте Поток; Лежене; Грапавост.
Д-р Майкъл Дж. Хикс е директор на Центъра за бизнес и икономически изследвания и изтъкнат професор по икономика „Джордж и Франсис Бол“ в Училището по бизнес „Милър“ към Държавния университет „Бол“. Хикс получава докторска и магистърска степен по икономика от Университета на Тенеси и бакалавърска степен по икономика от Военния институт на Вирджиния. Автор е на две книги и повече от 60 научни публикации, фокусирани върху щатската и местната публична политика, включително данъчната и разходната политика и въздействието на Walmart върху местните икономики.