Pladevarmevekslere findes i mange industrielle anvendelser og bruger primært metalplader til at overføre varme mellem to væsker.
Deres anvendelse vokser hurtigt, fordi de overgår traditionelle varmevekslere (normalt et spiralformet rør, der indeholder én væske, som passerer gennem et kammer, der indeholder en anden væske), fordi den væske, der afkøles, har større overfladekontakt, hvilket optimerer varmeoverførslen og øger temperaturændringshastigheden betydeligt.
I stedet for spoler, der passerer gennem kamrene, er der i en pladevarmeveksler to alternerende kamre, normalt med en tynd dybde, adskilt af korrugerede metalplader på deres største overflader. Kammeret er tyndt, da dette sikrer, at det meste af væskevolumenet er i kontakt med pladen, hvilket fremmer varmeudvekslingen.
Sådanne varmevekslingsplader er traditionelt blevet fremstillet ved hjælp af stempling eller konventionel bearbejdning såsom dybtrækning, men for nylig har fotokemisk ætsning (PCE) vist sig at være den mest effektive og omkostningseffektive fremstillingsteknik til denne krævende anvendelse. Elektrokemisk bearbejdning (ECM) er en anden alternativ teknologi, der kan fremstille meget præcise dele i batcher, men denne proces kræver en meget høj investering på forhånd, er begrænset til ledende materialer, forbruger meget energi, design og fremstilling af værktøjer er vanskelig, og emnet. Korrosion af værktøjsmaskiner og inventar har altid været en hovedpine.
Ofte indeholder begge sider af en pladevarmeveksler ekstremt komplekse funktioner, der nogle gange ligger uden for mulighederne ved prægning og bearbejdning, men som let kan opnås ved hjælp af PCE. Derudover kan PCE generere funktioner på begge sider af pladen samtidigt, hvilket sparer betydelig tid, og processen kan anvendes på en række forskellige metaller, herunder rustfrit stål, Inconel 617, aluminium og titanium.
På grund af nogle af processens iboende egenskaber tilbyder PCE et attraktivt alternativ til prægning og bearbejdning i metalpladeapplikationer. Ved at bruge fotoresist og ætsemiddel til præcist kemisk at bearbejde udvalgte områder, har processen bevarede materialeegenskaber, grat- og spændingsfri dele med rene konturer og ingen varmepåvirkede zoner. Derudover skaber det flydende ætsningsmedium en optimal struktur for det flydende kølemedium, der anvendes i pladen. Disse strukturer har ingen hjørner og kanter, der er modtagelige for korrosion.
Kombineret med det faktum, at PCE bruger let reproducerbare og billige digitale eller glasværktøjer, giver det et omkostningseffektivt, højpræcisions- og hurtigt produktionsalternativ til traditionelle bearbejdningsteknikker og prægning. Dette betyder betydelige omkostningsbesparelser ved produktion af prototypeværktøjer, og i modsætning til prægnings- og bearbejdningsteknikker er der ingen værktøjsslid og omkostninger forbundet med genskæring af stål.
Bearbejdning og prægning kan give mindre end perfekte resultater på metal ved skærelinjen, hvilket ofte deformerer det materiale, der bearbejdes, og efterlader grater, varmepåvirkede zoner og omstøbte lag. Derudover stræber de efter at opfylde den detaljeopløsning, der kræves for mindre, mere komplekse og mere præcise metaldele såsom varmevekslingsplader.
En anden faktor at overveje ved procesvalg er tykkelsen af ​​det materiale, der skal bearbejdes. Traditionelle processer støder ofte på vanskeligheder, når de anvendes til tyndmetalbearbejdning, hvor prægning og stempling i mange tilfælde er uegnede, mens laser- og vandskæring fører til uforholdsmæssigt store og uacceptable niveauer af termisk deformation og materialefragmentering. Selvom PCE kan bruges i en række forskellige metaltykkelser, er en vigtig egenskab, at det kan arbejde på tyndere metalplader, såsom dem, der anvendes i pladevarmevekslere, uden at gå på kompromis med fladheden, hvilket er afgørende for enhedens integritet.
Et nøgleområde, hvor plader anvendes, er i brændselscelleapplikationer lavet af rustfrit stål, aluminium, nikkel, titanium, kobber og en række speciallegeringer.
Metalplader i brændselsceller har vist sig at have mange fordele i forhold til andre materialer. Samtidig er de meget stærke, tilbyder fremragende elektrisk ledningsevne for bedre køling, kan fremstilles ekstremt tynde ved hjælp af ætsning, hvilket resulterer i kortere stakke, og har ingen retningsbestemt overfladefinish i kanalen. Plader kan dannes og kanaler skabes på samme tid, og som nævnt ovenfor skabes der ingen termisk spænding i metallet, hvilket sikrer absolut fladhed.
PCE-processen sikrer repeterbare tolerancer på alle tastaturdimensioner, inklusive luftvejsdybde og manifoldgeometri, og kan fremstille dele med snævre tryktabsspecifikationer.
Andre industrier, der bruger kemisk ætsede plader, omfatter lineære motorer, luftfartsindustrien, den petrokemiske og kemiske industri. Efter fremstillingen stables pladerne og diffusionsbundet eller loddet sammen for at danne kernen i varmeveksleren. Færdigfremstillede varmevekslere kan være op til seks gange mindre end traditionelle "shell and tube"-varmevekslere, hvilket giver fremragende plads- og vægtfordele.
Varmevekslere produceret ved hjælp af PCE er også meget robuste og effektive og kan modstå et tryk på 600 bar, samtidig med at de tilpasser sig et temperaturområde fra kryogenik til 900 grader Celsius. Det er muligt at kombinere mere end to processtrømme i én enhed og dermed opfylde kravene til rørledninger og ventiler, hvilket reduceres kraftigt. Reaktion og blanding kan også integreres i pladevarmevekslerens design, hvilket omkostningseffektivt tilføjer funktionalitet i en enkelt enhed.
Dagens krav til effektiv og pladsbesparende varmeafledning præsenterer enorme udfordringer for mange udviklingsingeniører. Miniaturiseringen af ​​mange komponenter inden for elektrisk og mikrosystemteknologi skaber såkaldte termiske hotspots, som kræver optimal varmeafledning for at sikre en lang levetid.
Ved hjælp af 2D- og 3D-PCE kan mikrokanaler med definerede bredder og dybder fremstilles i varmevekslere til valg af varmeafledningsmedier på det mindste område. Der er næsten ingen grænser for de mulige kanaldesigns.
Da ætseprocessen inspirerer til designinnovation og geometrisk frihed, kan turbulent strømning i modsætning til laminar strømning fremmes ved brug af bølgede kanalkanter og -dybder. Turbulent strømning i kølemediet betyder, at kølemidlet i kontakt med varmekilden konstant ændrer sig, hvilket gør varmevekslingen mere effektiv. Sådanne korrugeringer og uregelmæssigheder i mikrokanaler i varmevekslere kan let produceres ved hjælp af PCE, men det er ikke muligt eller omkostningsmæssigt uoverkommeligt at producere ved hjælp af alternative fremstillingsprocesser.
PCE-specialisten micrometal GmbH bruger optoelektroniske værktøjer til konkurrencedygtige priser til at producere emner af høj kvalitet med en høj grad af gentagelsesnøjagtighed.
Individuelle mikrokanalplader kan fastgøres (f.eks. ved diffusionssvejsning) til forskellige 3D-geometrier. Micrometal bruger et erfarent partnernetværk, der giver kunderne mulighed for at købe individuelle mikrokanalplader eller integrerede mikrokanalvarmevekslerblokke.
Et stof med metalliske egenskaber og bestående af to eller flere kemiske elementer, hvoraf mindst ét ​​er et metal.
Reducerer stigninger i væsketemperaturen ved værktøj/emne-grænsefladen under bearbejdning. Normalt i flydende form, såsom opløselige eller kemiske blandinger (semi-syntetiske, syntetiske), men kan også være trykluft eller andre gasser. På grund af sin evne til at absorbere store mængder varme anvendes vand i vid udstrækning som kølemiddel og bærer til forskellige skæremidler, og forholdet mellem vand og kemisk forbindelse varierer med bearbejdningsopgaven. Se skærevæske; semisyntetisk skærevæske; opløselig olie-skærevæske; syntetisk skærevæske.
1. Fordelingen af ​​en komponent i en gas, væske eller et fast stof, der har tendens til at gøre sammensætningen ensartet i alle dele. 2. Et atom eller molekyle bevæger sig spontant til en ny placering i materialet.
En operation, hvor elektrisk strøm flyder mellem et emne og et ledende værktøj gennem en elektrolyt. Initierer en kemisk reaktion, der opløser metal fra emnet med en kontrolleret hastighed. I modsætning til konventionelle skæremetoder er emnets hårdhed ikke en faktor, hvilket gør ECM velegnet til vanskeligt bearbejdelige materialer. I form af elektrokemisk slibning, elektrokemisk honing og elektrokemisk drejning.
Funktionelt set på samme måde som en rotationsmotor i en værktøjsmaskine, kan en lineær motor betragtes som en standard permanentmagnetrotationsmotor, der skæres aksialt i midten, derefter afmonteres og lægges fladt. Den største fordel ved at bruge lineære motorer til at drive aksebevægelse er, at det eliminerer ineffektiviteten og de mekaniske forskelle, der forårsages af kugleskruemonteringssystemer, der anvendes i de fleste CNC-værktøjsmaskiner.
Bredere afstand mellem komponenter i overfladetekstur. Inkluder alle uregelmæssigheder med en bredere afstand end instrumentets afskæringsindstilling. Se Flow; Løgn; Ruhed.
Dr. Michael J. Hicks er direktør for Center for Business and Economic Research og George and Francis Ball Distinguished Professor of Economics ved Ball State Universitys Miller School of Business. Hicks modtog sin ph.d. og kandidatgrad i økonomi fra University of Tennessee og en bachelorgrad i økonomi fra Virginia Military Institute. Han har skrevet to bøger og mere end 60 videnskabelige publikationer med fokus på statslig og lokal offentlig politik, herunder skatte- og udgiftspolitik og Walmarts indvirkning på lokale økonomier.