Levylämmönvaihtimia on monissa teollisissa sovelluksissa, ja niissä käytetään pääasiassa metallilevyjä lämmön siirtämiseen kahden nesteen välillä.
Niiden käyttö kasvaa nopeasti, koska ne päihittävät perinteiset lämmönvaihtimet (yleensä kierretty putki, joka sisältää yhtä nestettä ja kulkee toista nestettä sisältävän kammion läpi), koska jäähdytettävän nesteen pinta-ala on suurempi, mikä optimoi lämmönsiirron ja lisää huomattavasti lämpötilan muutosnopeutta.
Levylämmönvaihtimessa kammioiden läpi kulkevien kelojen sijaan on kaksi vuorottelevaa, yleensä ohutta kammiota, jotka on erotettu toisistaan ​​​​aaltoutuneilla metallilevyillä niiden suurimmilla pinnoilla. Kammio on ohut, koska tämä varmistaa, että suurin osa nestetilavuudesta on kosketuksissa levyn kanssa, mikä edistää lämmönvaihtoa.
Tällaiset lämmönvaihtolevyt on perinteisesti valmistettu leimaamalla tai tavanomaisella koneistuksella, kuten syvävedolla, mutta viime aikoina fotokemiallinen etsaus (PCE) on osoittautunut tehokkaimmaksi ja kustannustehokkaimmaksi valmistustekniikaksi tähän vaativaan sovellukseen. Sähkökemiallinen työstö (ECM) on toinen vaihtoehtoinen tekniikka, jolla voidaan valmistaa erittäin tarkkoja osia erissä, mutta tämä prosessi vaatii erittäin suuria alkuinvestointeja, rajoittuu johtaviin materiaaleihin, kuluttaa paljon energiaa, työkalujen suunnittelu ja valmistus on vaikeaa, ja työkappale... Työstökoneiden ja kiinnittimien korroosio on aina ollut päänsärky.
Usein levylämmönvaihtimen molemmilla puolilla on erittäin monimutkaisia ​​ominaisuuksia, jotka ovat joskus leimaamisen ja koneistamisen kykyjen ulkopuolella, mutta jotka on helppo saavuttaa PCE:llä. Lisäksi PCE voi luoda ominaisuuksia levyn molemmille puolille samanaikaisesti, mikä säästää merkittävästi aikaa, ja prosessia voidaan soveltaa useille eri metalleille, kuten ruostumattomalle teräkselle, Inconel 617:lle, alumiinille ja titaanille.
Prosessin tiettyjen ominaispiirteiden ansiosta PCE tarjoaa houkuttelevan vaihtoehdon ohutlevysovelluksissa leimaamiseen ja koneistukseen. Käyttämällä fotoresistia ja syövytysainetta valittujen alueiden tarkkaan kemialliseen käsittelyyn prosessissa säilyvät materiaalin ominaisuudet, saadaan purseettomat ja jännityksettömiä osia, joissa on puhtaat muodot ja ei lämpövaikutusalueita. Lisäksi nestemäinen syövytysväliaine luo optimaalisen rakenteen levyssä käytettävälle nestemäiselle jäähdytysväliaineelle. Näissä rakenteissa ei ole korroosiolle alttiita kulmia tai reunoja.
Yhdessä sen tosiasian kanssa, että PCE käyttää helposti toistettavia ja edullisia digitaalisia tai lasityökaluja, se tarjoaa kustannustehokkaan, tarkan ja nopean vaihtoehdon perinteisille työstötekniikoille ja leimaukselle. Tämä tarkoittaa merkittäviä kustannussäästöjä prototyyppityökalujen tuotannossa, ja toisin kuin leimaus- ja työstötekniikoissa, teräksen uudelleenleikkaamiseen ei liity työkalujen kulumista eikä kustannuksia.
Koneistus ja leimaus voivat tuottaa epätäydellisiä tuloksia metallin leikkausviivalla, usein vääristämällä työstettävää materiaalia ja jättämällä purseita, lämpövaikutusalueita ja uudelleenvalettuja kerroksia. Lisäksi ne pyrkivät täyttämään pienempien, monimutkaisempien ja tarkempien metalliosien, kuten lämmönvaihtolevyjen, edellyttämän yksityiskohtien resoluution.
Toinen prosessia valittaessa huomioon otettava tekijä on työstettävän materiaalin paksuus. Perinteiset prosessit kohtaavat usein vaikeuksia ohuiden metallien työstössä, sillä leimaus ja stanssaus eivät monissa tapauksissa sovellu, kun taas laser- ja vesileikkaus johtavat suhteettomaan ja hyväksymättömään lämpömuodonmuutokseen ja materiaalin pirstoutumiseen. Vaikka PCE:tä voidaan käyttää useissa eri metallinpaksuuksissa, sen keskeinen ominaisuus on, että se voi työskennellä ohuemmilla metallilevyillä, kuten levylämmönvaihtimissa käytettävillä levyillä, vaarantamatta tasaisuutta, joka on ratkaisevan tärkeää kokoonpanon eheyden kannalta.
Keskeinen alue, jossa levyjä käytetään, on polttokennosovelluksissa, jotka on valmistettu ruostumattomasta teräksestä, alumiinista, nikkelistä, titaanista, kuparista ja useista erikoisseoksista.
Polttokennoissa käytettävillä metallilevyillä on havaittu olevan monia etuja muihin materiaaleihin verrattuna. Samaan aikaan ne ovat erittäin vahvoja, tarjoavat erinomaisen sähkönjohtavuuden paremman jäähdytyksen takaamiseksi, ne voidaan valmistaa erittäin ohuiksi etsauksen avulla, mikä johtaa lyhyempiin pinoihin, eikä niissä ole suunnattua pintakäsittelyä kanavan sisällä. Levyt voidaan muodostaa ja kanavat luoda samanaikaisesti, ja kuten edellä mainittiin, metalliin ei synny lämpöjännitystä, mikä varmistaa absoluuttisen tasaisuuden.
PCE-prosessi varmistaa toistettavat toleranssit kaikille näppäimistön mitoille, mukaan lukien hengitysteiden syvyys ja jakotukin geometria, ja sillä voidaan valmistaa osia tiukkojen painehäviövaatimusten mukaisesti.
Muita kemiallisesti syövytettyjä levyjä käyttäviä teollisuudenaloja ovat lineaarimoottorit, ilmailu- ja avaruusteollisuus, petrokemian teollisuus ja kemianteollisuus. Valmistuksen jälkeen levyt pinotaan ja diffuusioliimataan tai juotetaan yhteen lämmönvaihtimen ytimen muodostamiseksi. Valmiit lämmönvaihtimet voivat olla jopa kuusi kertaa pienempiä kuin perinteiset "kuori-putki"-lämmönvaihtimet, mikä tarjoaa erinomaisia ​​tila- ja painoetuja.
PCE:llä valmistetut lämmönvaihtimet ovat myös erittäin kestäviä ja tehokkaita, ja ne kestävät 600 baarin paineen ja mukautuvat samalla lämpötila-alueelle kryogeenisistä 900 celsiusasteeseen. On mahdollista yhdistää useampi kuin kaksi prosessivirtaa yhteen yksikköön, mikä vähentää huomattavasti putkisto- ja venttiilivaatimuksia. Myös reaktio ja sekoitus voidaan integroida levylämmönvaihtimen suunnitteluun, mikä lisää kustannustehokkaasti toimintoja yhteen yksikköön.
Nykypäivän vaatimukset tehokkaalle ja tilaa säästävälle lämmönpoistolle asettavat valtavia haasteita monille kehitysinsinööreille. Monien sähkö- ja mikrojärjestelmätekniikan komponenttien pienentäminen luo niin sanottuja lämpöpisteitä, jotka vaativat optimaalista lämmönpoistoa pitkän käyttöiän varmistamiseksi.
2D- ja 3D-posliinikuormituksen (PCE) avulla lämmönvaihtimiin voidaan valmistaa määritellyn levyisiä ja syvyisiä mikrokanavia lämmönpoistoväliaineiden valitsemiseksi mahdollisimman pienellä alueella. Kanavasuunnittelun mahdollisuuksille ei ole juurikaan rajoituksia.
Lisäksi, koska etsausprosessi inspiroi suunnittelun innovaatioita ja geometrista vapautta, aaltoilevien kanavareunojen ja syvyyksien avulla voidaan edistää turbulenttista virtausta laminaarivirtauksen sijaan. Jäähdytysväliaineen turbulentti virtaus tarkoittaa, että lämmönlähteen kanssa kosketuksissa oleva jäähdytysneste muuttuu jatkuvasti, mikä tehostaa lämmönvaihtoa. Tällaisia ​​aaltoiluja ja epätasaisuuksia lämmönvaihtimien mikrokanavissa on helppo tuottaa PCE:llä, mutta niiden valmistaminen vaihtoehtoisilla valmistusprosesseilla ei ole mahdollista tai kustannusten kannalta kohtuutonta.
PCE-specialist micrometal GmbH käyttää kilpailukykyisesti hinnoiteltuja optoelektronisia työkaluja korkealaatuisten työkappaleiden valmistukseen suurella toistettavuusasteella.
Yksittäisiä mikrokanavalevyjä voidaan kiinnittää (esim. diffuusiohitsauksella) erilaisiin 3D-geometrioihin. micrometal käyttää kokenutta kumppaniverkostoa, joka tarjoaa asiakkaille mahdollisuuden ostaa yksittäisiä mikrokanavalevyjä tai integroituja mikrokanavalämmönvaihdinlohkoja.
Metallisia ominaisuuksia omaava aine, joka koostuu kahdesta tai useammasta kemiallisesta alkuaineesta, joista ainakin yksi on metalli.
Vähentää nesteen lämpötilan nousua työkalun ja työkappaleen rajapinnassa koneistuksen aikana. Yleensä nestemäisessä muodossa, kuten liukoisena tai kemiallisena seoksena (puolisynteettinen, synteettinen), mutta voi olla myös paineistettua ilmaa tai muita kaasuja. Koska vesi pystyy absorboimaan suuria määriä lämpöä, sitä käytetään laajalti jäähdytysaineena ja kantajana erilaisissa leikkuuyhdisteissä, ja veden ja yhdisteen suhde vaihtelee koneistustehtävän mukaan. Katso leikkuuneste; puolisynteettinen leikkuuneste; liukeneva öljyleikkausneste; synteettinen leikkuuneste.
1. Kaasun, nesteen tai kiinteän aineen komponentin jakautuminen siten, että koostumus on kauttaaltaan tasainen. 2. Atomi tai molekyyli siirtyy spontaanisti uuteen paikkaan materiaalin sisällä.
Toimenpide, jossa sähkövirta kulkee työkappaleen ja johtavan työkalun välillä elektrolyytin läpi. Käynnistää kemiallisen reaktion, joka liuottaa metallia työkappaleesta kontrolloidusti. Toisin kuin perinteisissä leikkausmenetelmissä, työkappaleen kovuus ei ole ratkaiseva tekijä, joten ECM soveltuu vaikeasti työstettäville materiaaleille. Sähkökemiallisen hionnan, sähkökemiallisen hoonauksen ja sähkökemiallisen sorvauksen muodossa.
Toiminnallisesti sama kuin työstökoneen pyörivä moottori, lineaarimoottori voidaan ajatella tavallisena kestomagneettipyörivänä moottorina, joka on leikattu aksiaalisesti keskeltä, sitten kuorittu ja asetettu tasaiselle alustalle. Lineaarimoottorien käytön tärkein etu akselin liikkeen ohjaamiseen on se, että se poistaa useimmissa CNC-työstökoneissa käytettyjen kuularuuvikokoonpanojärjestelmien aiheuttamat tehottomuudet ja mekaaniset erot.
Pinnan tekstuurissa leveämmin välein olevat komponentit. Sisällytä kaikki epätasaisuudet, jotka ovat instrumentin raja-arvoa leveämmällä välein. Katso Virtaus; Lie; Karheus.
Tri Michael J. Hicks on Center for Business and Economic Researchin johtaja ja George and Francis Ballin arvostettu taloustieteen professori Ball State Universityn Miller School of Businessissa. Hicks suoritti taloustieteen tohtorin ja maisterin tutkinnot Tennesseen yliopistossa ja taloustieteen kandidaatin tutkinnon Virginian sotilasinstituutissa. Hän on kirjoittanut kaksi kirjaa ja yli 60 tieteellistä julkaisua, jotka käsittelevät osavaltioiden ja paikallista julkista politiikkaa, mukaan lukien vero- ja menopolitiikka sekä Walmartin vaikutus paikallisiin talouksiin.