Penukar panas pelat terdapat dalam banyak aplikasi industri dan terutama menggunakan pelat logam untuk mentransfer panas antara dua fluida.
Penggunaannya berkembang pesat karena alat ini mengungguli penukar panas tradisional (biasanya berupa tabung melingkar berisi satu fluida yang melewati ruang berisi fluida lain) karena fluida yang didinginkan memiliki kontak permukaan yang lebih besar, yang mengoptimalkan perpindahan panas dan sangat meningkatkan laju perubahan suhu.
Alih-alih kumparan yang melewati ruang-ruang tersebut, pada penukar panas pelat, terdapat dua ruang yang berselang-seling, biasanya dengan kedalaman tipis, yang dipisahkan oleh pelat logam bergelombang pada permukaan terluasnya. Ruang tersebut tipis, karena hal ini memastikan bahwa sebagian besar volume cairan bersentuhan dengan pelat, sehingga membantu pertukaran panas.
Pelat penukar panas semacam itu secara tradisional dibuat menggunakan metode stamping atau pemesinan konvensional seperti deep drawing, tetapi baru-baru ini etsa fotokimia (PCE) telah terbukti menjadi teknik fabrikasi yang paling efisien dan hemat biaya yang tersedia untuk aplikasi yang ketat ini. Pemesinan Elektrokimia (ECM) adalah teknologi alternatif lain yang dapat memproduksi komponen yang sangat presisi dalam jumlah besar, tetapi proses ini membutuhkan investasi awal yang sangat tinggi, terbatas pada material konduktif, mengkonsumsi banyak energi, desain dan pembuatan alatnya sulit, dan korosi pada benda kerja, peralatan mesin, dan perlengkapannya selalu menjadi masalah.
Seringkali, kedua sisi penukar panas pelat mengandung fitur yang sangat kompleks yang terkadang di luar kemampuan pencetakan dan pemesinan, tetapi mudah dicapai menggunakan PCE. Selain itu, PCE dapat menghasilkan fitur di kedua sisi pelat secara bersamaan, menghemat waktu secara signifikan, dan proses ini dapat diterapkan pada berbagai logam yang berbeda, termasuk baja tahan karat, Inconel 617, aluminium, dan titanium.
Karena beberapa karakteristik inheren dari prosesnya, PCE menawarkan alternatif yang menarik untuk proses pencetakan dan pemesinan pada aplikasi lembaran logam. Dengan menggunakan photoresist dan etchant untuk memproses area terpilih secara kimiawi dengan tepat, proses ini memiliki fitur mempertahankan sifat material, bagian yang bebas gerinda dan tegangan dengan kontur yang bersih dan tanpa zona yang terpengaruh panas. Selain itu, media etsa cair menciptakan struktur optimal untuk media pendingin cair yang digunakan pada pelat. Struktur ini tidak memiliki sudut dan tepi yang rentan terhadap korosi.
Dikombinasikan dengan fakta bahwa PCE menggunakan alat digital atau kaca yang mudah diulang dan berbiaya rendah, ini memberikan alternatif manufaktur yang hemat biaya, akurat, dan cepat dibandingkan teknik pemesinan dan pencetakan tradisional. Ini berarti penghematan biaya yang signifikan saat memproduksi alat prototipe, dan tidak seperti teknik pencetakan dan pemesinan, tidak ada keausan alat dan biaya yang terkait dengan pemotongan ulang baja.
Proses pemesinan dan pencetakan dapat menghasilkan hasil yang kurang sempurna pada logam di garis potong, seringkali mendistorsi material yang diproses dan meninggalkan gerigi, zona yang terkena panas, dan lapisan hasil peleburan ulang. Selain itu, proses ini berupaya memenuhi resolusi detail yang dibutuhkan untuk bagian logam yang lebih kecil, lebih kompleks, dan lebih presisi seperti pelat penukar panas.
Faktor lain yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan proses adalah ketebalan material yang akan dikerjakan. Proses tradisional seringkali mengalami kesulitan ketika diterapkan pada pemrosesan logam tipis; pencetakan dan penempaan dalam banyak kasus tidak cocok, sementara pemotongan laser dan air menghasilkan tingkat deformasi termal dan fragmentasi material yang tidak proporsional dan tidak dapat diterima. Meskipun PCE dapat digunakan pada berbagai ketebalan logam, atribut kuncinya adalah dapat bekerja pada lembaran logam yang lebih tipis, seperti yang digunakan dalam penukar panas pelat, tanpa mengorbankan kerataan, yang sangat penting untuk integritas perakitan.
Salah satu area utama penggunaan pelat adalah pada aplikasi sel bahan bakar yang terbuat dari baja tahan karat, aluminium, nikel, titanium, tembaga, dan berbagai paduan khusus.
Pelat logam dalam sel bahan bakar telah terbukti memiliki banyak keunggulan dibandingkan material lain. Pada saat yang sama, pelat logam sangat kuat, menawarkan konduktivitas listrik yang sangat baik untuk pendinginan yang lebih baik, dapat dibuat sangat tipis menggunakan etsa, sehingga menghasilkan tumpukan yang lebih pendek, dan tidak memiliki permukaan akhir yang terarah di dalam saluran. Pelat dapat dibentuk dan saluran dibuat secara bersamaan, dan seperti yang disebutkan di atas, tidak ada tegangan termal yang tercipta di dalam logam, sehingga memastikan kerataan absolut.
Proses PCE memastikan toleransi yang berulang pada semua dimensi papan utama, termasuk kedalaman saluran udara dan geometri manifold, serta dapat memproduksi komponen dengan spesifikasi penurunan tekanan yang ketat.
Industri lain yang menggunakan lembaran yang diukir secara kimia meliputi motor linier, industri kedirgantaraan, petrokimia, dan kimia. Setelah fabrikasi, pelat-pelat tersebut ditumpuk dan diikat secara difusi atau disolder bersama untuk membuat inti penukar panas. Penukar panas yang sudah jadi dapat berukuran hingga enam kali lebih kecil daripada penukar panas "shell and tube" tradisional, sehingga memberikan keuntungan ruang dan berat yang sangat baik.
Penukar panas yang diproduksi menggunakan PCE juga sangat kuat dan efisien, mampu menahan tekanan 600 bar sekaligus beradaptasi dengan kisaran suhu dari kriogenik hingga 900 derajat Celcius. Dimungkinkan untuk menggabungkan lebih dari dua aliran proses ke dalam satu unit dan memenuhi persyaratan pada perpipaan dan katup yang sangat berkurang. Reaksi dan pencampuran juga dapat diintegrasikan ke dalam desain penukar panas pelat, secara hemat biaya menambahkan fungsionalitas dalam satu unit.
Persyaratan saat ini untuk pembuangan panas yang efisien dan hemat ruang menghadirkan tantangan besar bagi banyak insinyur pengembangan. Miniaturisasi banyak komponen dalam teknologi listrik dan mikrosistem menciptakan apa yang disebut titik panas termal, yang membutuhkan pembuangan panas optimal untuk memastikan masa pakai yang lama.
Dengan menggunakan PCE 2D dan 3D, mikrokanal dengan lebar dan kedalaman yang ditentukan dapat dibuat dalam penukar panas untuk pemilihan media pembuangan panas di area terkecil. Hampir tidak ada batasan untuk kemungkinan desain saluran.
Selain itu, karena proses etsa menginspirasi inovasi desain dan kebebasan geometris, aliran turbulen, berbeda dengan aliran laminar, dapat ditingkatkan melalui penggunaan tepi dan kedalaman saluran yang bergelombang. Aliran turbulen dalam media pendingin berarti bahwa pendingin yang bersentuhan dengan sumber panas terus berubah, yang membuat pertukaran panas lebih efisien. Lekukan dan ketidakberaturan seperti itu pada mikrokanal dalam penukar panas mudah dihasilkan oleh PCE, tetapi tidak mungkin atau terlalu mahal untuk dihasilkan menggunakan proses manufaktur alternatif.
Spesialis PCE, micrometal GmbH, menggunakan peralatan optoelektronik dengan harga kompetitif untuk menghasilkan benda kerja berkualitas tinggi dengan tingkat akurasi berulang yang tinggi.
Pelat mikrokanal individual dapat dipasang (misalnya, dengan pengelasan difusi) ke berbagai geometri 3D. micrometal menggunakan jaringan mitra berpengalaman yang memberi pelanggan pilihan untuk membeli pelat mikrokanal individual atau blok penukar panas mikrokanal integral.
Suatu zat yang memiliki sifat logam dan terdiri dari dua unsur kimia atau lebih, yang setidaknya satu di antaranya adalah logam.
Mengurangi peningkatan suhu fluida pada antarmuka alat/benda kerja selama pemesinan. Biasanya dalam bentuk cair, seperti campuran larut atau kimia (semi-sintetis, sintetis), tetapi juga dapat berupa udara bertekanan atau gas lainnya. Karena kemampuannya menyerap panas dalam jumlah besar, air banyak digunakan sebagai pendingin dan pembawa untuk berbagai senyawa pemotong, dan rasio air terhadap senyawa bervariasi tergantung pada tugas pemesinan. Lihat fluida pemotong; fluida pemotong semi-sintetis; fluida pemotong minyak larut; fluida pemotong sintetis.
1. Distribusi suatu komponen dalam gas, cairan, atau padatan yang cenderung membuat komposisi seragam di semua bagian. 2. Suatu atom atau molekul secara spontan berpindah ke lokasi baru di dalam material.
Suatu operasi di mana arus listrik mengalir antara benda kerja dan alat konduktif melalui elektrolit. Memulai reaksi kimia yang melarutkan logam dari benda kerja dengan laju yang terkontrol. Tidak seperti metode pemotongan konvensional, kekerasan benda kerja bukanlah faktor penentu, sehingga ECM cocok untuk material yang sulit dikerjakan. Dalam bentuk penggerindaan elektrokimia, pengasahan elektrokimia, dan pembubutan elektrokimia.
Secara fungsional sama dengan motor putar pada mesin perkakas, motor linier dapat dianggap sebagai motor putar magnet permanen standar, yang dipotong secara aksial di tengah, kemudian dilucuti dan dibentangkan. Keuntungan utama menggunakan motor linier untuk menggerakkan gerakan sumbu adalah menghilangkan ketidakefisienan dan perbedaan mekanis yang disebabkan oleh sistem perakitan sekrup bola yang digunakan di sebagian besar mesin perkakas CNC.
Komponen dengan jarak lebih lebar pada tekstur permukaan. Mencakup semua ketidakrataan yang jaraknya lebih lebar dari pengaturan batas instrumen. Lihat Aliran; Keteraturan; Kekasaran.
Dr. Michael J. Hicks adalah Direktur Pusat Penelitian Bisnis dan Ekonomi dan Profesor Ekonomi Terkemuka George dan Francis Ball di Sekolah Bisnis Miller Universitas Ball State. Hicks menerima gelar Ph.D. dan MA di bidang Ekonomi dari Universitas Tennessee dan gelar BA di bidang Ekonomi dari Institut Militer Virginia. Ia telah menulis dua buku dan lebih dari 60 publikasi ilmiah yang berfokus pada kebijakan publik negara bagian dan lokal, termasuk kebijakan pajak dan pengeluaran serta dampak Walmart terhadap perekonomian lokal.