Թիթեղային ջերմափոխանակիչները գոյություն ունեն բազմաթիվ արդյունաբերական կիրառություններում և հիմնականում օգտագործում են մետաղական թիթեղներ երկու հեղուկների միջև ջերմությունը փոխանցելու համար։
Դրանց օգտագործումը արագորեն աճում է, քանի որ դրանք գերազանցում են ավանդական ջերմափոխանակիչներին (սովորաբար մեկ հեղուկ պարունակող պարուրաձև խողովակ, որն անցնում է մեկ այլ հեղուկ պարունակող խցիկով), քանի որ սառեցվող հեղուկն ունի ավելի մեծ շփման մակերես, ինչը օպտիմալացնում է ջերմափոխանակումը և զգալիորեն մեծացնում ջերմաստիճանի փոփոխության արագությունը։
Թիթեղային ջերմափոխանակիչում խցիկների միջով անցնող կծիկների փոխարեն կան երկու հերթագայող խցիկներ, որոնք սովորաբար բարակ են խորությամբ և բաժանված են ալիքավոր մետաղական թիթեղներով իրենց ամենամեծ մակերեսներին։ Խցիկը բարակ է, քանի որ դա ապահովում է, որ հեղուկի ծավալի մեծ մասը շփվի թիթեղի հետ՝ նպաստելով ջերմափոխանակմանը։
Նման ջերմափոխանակման թիթեղները ավանդաբար պատրաստվել են դրոշմման կամ ավանդական մեքենայացման միջոցով, ինչպիսին է խորը գծագրումը, սակայն վերջերս ֆոտոքիմիական փորագրությունը (PCE) ապացուցել է, որ այս խիստ կիրառման համար առկա ամենաարդյունավետ և ծախսարդյունավետ արտադրական տեխնիկան է: Էլեկտրաքիմիական մեքենայացումը (ECM) մեկ այլ այլընտրանքային տեխնոլոգիա է, որը կարող է խմբաքանակով արտադրել շատ ճշգրիտ մասեր, սակայն այս գործընթացը պահանջում է շատ բարձր մակարդակի նախնական ներդրումներ, սահմանափակվում է հաղորդիչ նյութերով, սպառում է շատ էներգիա, գործիքների նախագծումն ու արտադրությունը դժվար է, իսկ աշխատանքային մասը՝ հաստոցների և հարմարանքների կոռոզիան, միշտ գլխացավանք է եղել:
Հաճախ, թիթեղային ջերմափոխանակիչի երկու կողմերն էլ պարունակում են չափազանց բարդ առանձնահատկություններ, որոնք երբեմն գերազանցում են դրոշմման և մեքենայացման հնարավորությունները, բայց հեշտությամբ կարելի է հասնել PCE-ի միջոցով: Բացի այդ, PCE-ն կարող է միաժամանակ ստեղծել առանձնահատկություններ թիթեղի երկու կողմերում՝ խնայելով զգալի ժամանակ, և գործընթացը կարող է կիրառվել տարբեր մետաղների վրա, ներառյալ չժանգոտվող պողպատը, Inconel 617-ը, ալյումինը և տիտանի պարունակությունը:
Գործընթացի որոշ բնորոշ առանձնահատկությունների շնորհիվ, PCE-ն առաջարկում է գրավիչ այլընտրանք թիթեղյա մետաղի կիրառություններում դրոշմման և մեքենայացման համար: Ընտրված հատվածները ճշգրիտ քիմիական մշակման համար լուսակայուն նյութի և փորագրիչի միջոցով գործընթացն առանձնանում է նյութի պահպանված հատկություններով, ճաքերից և լարվածությունից զերծ մասերով՝ մաքուր ուրվագծերով և առանց ջերմային ազդեցության գոտիների: Բացի այդ, հեղուկ փորագրող միջավայրը ստեղծում է օպտիմալ կառուցվածք թիթեղի մեջ օգտագործվող հեղուկ սառեցնող միջավայրի համար: Այս կառուցվածքները չունեն կոռոզիայի ենթակա անկյուններ և եզրեր:
Այն փաստի հետ մեկտեղ, որ PCE-ն օգտագործում է հեշտությամբ կրկնվող և ցածր գնով թվային կամ ապակե գործիքներ, այն ապահովում է ծախսարդյունավետ, բարձր ճշգրտությամբ և արագ արտադրական այլընտրանք ավանդական մեքենայացման տեխնիկայի և դրոշմման համար: Սա նշանակում է զգալի ծախսերի խնայողություն նախատիպային գործիքների արտադրության ժամանակ, և ի տարբերություն դրոշմման և մեքենայացման տեխնիկայի, պողպատի կրկնակի կտրման հետ կապված գործիքի մաշվածություն և ծախսեր չկան:
Մեքենաշինությունը և դրոշմումը կարող են մետաղի վրա կտրման գծում տալ ոչ այնքան կատարյալ արդյունքներ, հաճախ դեֆորմացնելով մշակվող նյութը և թողնելով ճաքեր, ջերմային ազդեցության գոտիներ և վերամշակված շերտեր: Բացի այդ, դրանք ձգտում են բավարարել ավելի փոքր, ավելի բարդ և ավելի ճշգրիտ մետաղական մասերի, ինչպիսիք են ջերմափոխանակման թիթեղները, համար անհրաժեշտ մանրամասն լուծաչափը:
Գործընթացի ընտրության ժամանակ հաշվի առնելու մեկ այլ գործոն է մշակվող նյութի հաստությունը: Ավանդական գործընթացները հաճախ դժվարությունների են հանդիպում բարակ մետաղի մշակման ժամանակ, դրոշմումը և դրոշմումը շատ դեպքերում անտեղի են, մինչդեռ լազերային և ջրային կտրումը հանգեցնում են համապատասխանաբար ջերմային դեֆորմացիայի և նյութի մասնատման անհամաչափ և անընդունելի մակարդակների: Չնայած PCE-ն կարող է օգտագործվել մետաղի տարբեր հաստություններում, հիմնական առանձնահատկությունն այն է, որ այն կարող է աշխատել ավելի բարակ մետաղական թերթերի վրա, ինչպիսիք են թիթեղային ջերմափոխանակիչներում օգտագործվողները, առանց վնասելու հարթությանը, որը կարևոր է հավաքման ամբողջականության համար: Կարևոր է:
Թիթեղների օգտագործման հիմնական ոլորտը չժանգոտվող պողպատից, ալյումինից, նիկելից, տիտանից, պղնձից և մի շարք մասնագիտացված համաձուլվածքներից պատրաստված վառելիքային բջիջների կիրառություններն են։
Վառելիքային բջիջներում մետաղական թիթեղները, ինչպես պարզվել է, շատ առավելություններ ունեն այլ նյութերի համեմատ։ Միևնույն ժամանակ, դրանք շատ ամուր են, ապահովում են գերազանց հաղորդունակություն՝ ավելի լավ սառեցման համար, կարող են պատրաստվել չափազանց բարակ՝ փորագրման միջոցով, ինչը հանգեցնում է ավելի կարճ կույտերի, և չունեն ուղղորդված մակերեսային մշակում ալիքի ներսում։ Թիթեղները կարող են ձևավորվել և ալիքներ ստեղծվել միաժամանակ, և ինչպես նշվեց վերևում, մետաղի վրա ջերմային լարվածություն չի ստեղծվում, ինչը ապահովում է բացարձակ հարթություն։
PCE գործընթացը ապահովում է կրկնվող հանդուրժողականություններ ստեղնաշարի բոլոր չափերի համար, ներառյալ օդուղիների խորությունը և բազմաբևեռի երկրաչափությունը, և կարող է արտադրել մասեր՝ ճնշման անկման խիստ պահանջներին համապատասխան։
Քիմիապես փորագրված թիթեղներ օգտագործող այլ արդյունաբերություններից են գծային շարժիչները, ավիատիեզերական, նավթաքիմիական և քիմիական արդյունաբերությունները: Արտադրությունից հետո թիթեղները դարսվում են և դիֆուզիոն միացվում կամ եռակցվում՝ ջերմափոխանակիչի միջուկը կազմելու համար: Ավարտված ջերմափոխանակիչները կարող են մինչև վեց անգամ փոքր լինել ավանդական «կճեպով և խողովակով» ջերմափոխանակիչներից, ապահովելով տարածքի և քաշի գերազանց առավելություններ:
PCE-ով արտադրված ջերմափոխանակիչները նաև շատ դիմացկուն և արդյունավետ են, կարող են դիմակայել 600 բար ճնշմանը՝ միաժամանակ հարմարվելով կրիոգենիկից մինչև 900 աստիճան Ցելսիուս ջերմաստիճանային միջակայքին: Հնարավոր է մեկ միավորի մեջ համատեղել երկուից ավելի գործընթացային հոսքեր և բավարարել խողովակաշարերի, իսկ փականների պահանջները զգալիորեն կրճատվել են: Ռեակցիան և խառնումը նույնպես կարող են ինտեգրվել թիթեղային ջերմափոխանակիչի նախագծման մեջ՝ ծախսարդյունավետորեն ավելացնելով ֆունկցիոնալությունը մեկ միավորում:
Արդյունավետ և տարածք խնայող ջերմության ցրման այսօրվա պահանջները հսկայական մարտահրավերներ են ներկայացնում բազմաթիվ մշակող ինժեներների համար: Էլեկտրական և միկրոհամակարգային տեխնոլոգիայի բազմաթիվ բաղադրիչների մանրացումը ստեղծում է այսպես կոչված ջերմային տաք կետեր, որոնք պահանջում են օպտիմալ ջերմության ցրում՝ երկար ծառայության ժամկետ ապահովելու համար:
Օգտագործելով 2D և 3D PCE, ջերմափոխանակիչներում կարելի է ստեղծել սահմանված լայնություններով և խորություններով միկրոալիքներ՝ ամենափոքր տարածքում ջերմության դիսիպցիոն միջավայր ընտրելու համար: Հնարավոր ալիքների նախագծերի համար գրեթե սահմանափակում չկա:
Ավելին, քանի որ փորագրման գործընթացը ոգեշնչում է դիզայնի նորարարություն և երկրաչափական ազատություն, լամինար հոսքի համեմատ տուրբուլենտ հոսքը կարող է խթանվել ալիքավոր ալիքային եզրերի և խորությունների օգտագործման միջոցով: Սառեցնող միջավայրում տուրբուլենտ հոսքը նշանակում է, որ ջերմային աղբյուրի հետ շփման մեջ գտնվող սառեցնող նյութը անընդհատ փոխվում է, ինչը ջերմափոխանակումն ավելի արդյունավետ է դարձնում: Ջերմափոխանակիչների միկրոալիքներում նման ալիքները և անկանոնությունները հեշտությամբ առաջանում են PCE-ի կողմից, բայց դրանք հնարավոր կամ ծախսատար չեն այլընտրանքային արտադրական գործընթացներով արտադրելու համար:
PCE մասնագետ Micrometal GmbH-ն օգտագործում է մրցունակ գներով օպտոէլեկտրոնային գործիքներ՝ բարձրորակ վերամշակելի կտորներ արտադրելու համար՝ կրկնելի ճշգրտության բարձր աստիճանով։
Անհատական ​​միկրոալիքային թիթեղները կարող են ամրացվել (օրինակ՝ դիֆուզիոն եռակցման միջոցով) տարբեր եռաչափ երկրաչափություններին: Micrometal-ը օգտագործում է փորձառու գործընկերների ցանց, որը հաճախորդներին հնարավորություն է տալիս գնել անհատական ​​միկրոալիքային թիթեղներ կամ ինտեգրալ միկրոալիքային ջերմափոխանակիչ բլոկներ:
Մետաղական հատկություններ ունեցող նյութ, որը բաղկացած է երկու կամ ավելի քիմիական տարրերից, որոնցից առնվազն մեկը մետաղ է։
Նվազեցնել հեղուկի ջերմաստիճանի բարձրացումը գործիքի/պատրաստվածքի միջերեսում մեքենամշակման ընթացքում: Սովորաբար հեղուկ վիճակում է, ինչպիսիք են լուծվող կամ քիմիական խառնուրդները (կիսասինթետիկ, սինթետիկ), բայց կարող է նաև լինել ճնշման տակ գտնվող օդ կամ այլ գազեր: Մեծ քանակությամբ ջերմություն կլանելու ունակության շնորհիվ ջուրը լայնորեն օգտագործվում է որպես սառեցնող միջոց և կրող տարբեր կտրող միացությունների համար, և ջրի և միացության հարաբերակցությունը տատանվում է մեքենամշակման առաջադրանքից կախված: Տես՝ կտրող հեղուկ; կիսասինթետիկ կտրող հեղուկ; լուծվող յուղ կտրող հեղուկ; սինթետիկ կտրող հեղուկ:
1. Բաղադրիչի դիֆուզիա գազում, հեղուկում կամ պինդ մարմնում, որը հակված է բաղադրիչները դարձնել միատարր։ 2. Ատոմը կամ մոլեկուլը ինքնաբերաբար տեղափոխվում է նյութի ներսում նոր տեղ։
Գործողություն, որի դեպքում էլեկտրական հոսանքը հոսում է մշակվող մասի և հաղորդիչ գործիքի միջև էլեկտրոլիտի միջով։ Սկսում է քիմիական ռեակցիա, որը մետաղը լուծարում է մշակվող մասից վերահսկվող արագությամբ։ Ի տարբերություն ավանդական կտրման մեթոդների, մշակվող մասի կարծրությունը գործոն չէ, ինչը էլեկտրոնային մեխանիկական մշակման մեխանիզմը (ԷԿՄ) հարմար է դարձնում դժվար մշակվող նյութերի համար։ Գործում է էլեկտրաքիմիական հղկման, էլեկտրաքիմիական հղկման և էլեկտրաքիմիական խառատման տեսքով։
Գործառույթով նույնը, ինչ հաստոցային գործիքի պտտվող շարժիչը, գծային շարժիչը կարելի է դիտարկել որպես ստանդարտ մշտական ​​մագնիսով պտտվող շարժիչ, որը կտրվում է առանցքային ուղղությամբ կենտրոնում, ապա մերկացվում և հարթ դրվում: Առանցքային շարժումը խթանելու համար գծային շարժիչներ օգտագործելու հիմնական առավելությունն այն է, որ այն վերացնում է CNC հաստոցների մեծ մասում օգտագործվող գնդիկավոր պտուտակային հավաքման համակարգերի անարդյունավետությունն ու մեխանիկական տարբերությունները:
Մակերևութային հյուսվածքում ավելի լայն հեռավորությամբ տեղադրված բաղադրիչներ։ Ներառեք բոլոր անհարթությունները, որոնք ավելի լայն հեռավորությամբ են տեղադրված, քան գործիքի սահմանային կարգավորումը։ Տես՝ Հոսք, Պառկած, Կոպիտություն։
Դոկտոր Մայքլ Ջ. Հիքսը Բոլ Սթեյթ համալսարանի Միլլերի բիզնեսի դպրոցի բիզնեսի և տնտեսական հետազոտությունների կենտրոնի տնօրենն է և Ջորջ և Ֆրենսիս Բոլերի անվան տնտեսագիտության վաստակավոր պրոֆեսորը։ Հիքսը ստացել է տնտեսագիտության դոկտորի և մագիստրոսի աստիճաններ Թենեսիի համալսարանից, ինչպես նաև տնտեսագիտության բակալավրի աստիճաններ Վիրջինիայի ռազմական ինստիտուտից։ Նա հեղինակ է երկու գրքի և ավելի քան 60 գիտական ​​հրապարակումների, որոնք կենտրոնանում են պետական ​​և տեղական հանրային քաղաքականության, այդ թվում՝ հարկային և ծախսային քաղաքականության և Walmart-ի տեղական տնտեսությունների վրա ազդեցության վրա։