판형 열교환기는 다양한 산업 분야에 사용되며, 주로 금속판을 사용하여 두 유체 사이의 열을 전달합니다.
전통적인 열교환기(일반적으로 한 유체가 담긴 코일형 튜브가 다른 유체가 담긴 챔버를 통과하는 방식)보다 성능이 뛰어나기 때문에 사용이 급속히 증가하고 있습니다. 냉각되는 유체의 접촉 표면적이 더 넓어 열전달이 최적화되고 온도 변화 속도가 크게 증가합니다.
코일이 챔버를 통과하는 대신, 플레이트 열교환기에서는 일반적으로 깊이가 얇고 가장 큰 표면이 주름진 금속판으로 분리된 두 개의 교대 챔버가 있습니다. 챔버가 얇은 이유는 대부분의 액체가 판과 접촉하여 열교환을 돕기 때문입니다.
이러한 열교환판은 전통적으로 스탬핑이나 딥 드로잉과 같은 기존 기계 가공을 사용하여 제작되었지만, 최근에는 광화학 에칭(PCE)이 이 엄격한 응용 분야에 사용할 수 있는 가장 효율적이고 비용 효율적인 제조 기술임이 입증되었습니다. 전기화학 기계 가공(ECM)은 매우 정밀한 부품을 일괄적으로 제조할 수 있는 또 다른 대체 기술이지만, 이 공정은 매우 높은 수준의 사전 투자가 필요하고, 전도성 재료에 국한되며, 많은 에너지를 소모하고, 도구의 설계 및 제조가 어렵고, 공작물의 기계 공구 및 고정구의 부식은 항상 골칫거리였습니다.
종종 플레이트 열교환기의 양쪽 면에는 스탬핑과 기계 가공으로는 구현하기 힘든 매우 복잡한 형상이 포함되어 있지만, PCE를 사용하면 쉽게 구현할 수 있습니다. 또한, PCE는 플레이트의 양쪽 면에 동시에 형상을 생성하여 상당한 시간을 절약할 수 있으며, 이 공정은 스테인리스 스틸, Inconel 617, 알루미늄, 티타늄을 포함한 다양한 금속에 적용할 수 있습니다.
PCE는 공정의 고유한 특성 덕분에 판금 분야에서 스탬핑과 기계 가공을 위한 매력적인 대안을 제공합니다. 포토레지스트와 에칭제를 사용하여 선택한 영역을 정밀하게 화학적으로 처리하는 이 공정은 재료 특성을 보존하고, 윤곽이 깨끗하고 열 영향을 받는 부분이 없는 버와 응력이 없는 부품을 생산합니다. 또한, 유체 에칭 매체는 판에 사용되는 유체 냉각 매체에 최적의 구조를 만듭니다. 이러한 구조에는 부식되기 쉬운 모서리나 가장자리가 없습니다.
PCE는 쉽게 반복 가능하고 저렴한 디지털 또는 유리 도구를 사용한다는 사실과 결합하여 기존 기계 가공 기술 및 스탬핑에 비해 비용 효율적이고 정확도가 높으며 제조 속도가 빠른 대안을 제공합니다. 즉, 프로토타입 도구를 생산할 때 상당한 비용 절감이 가능하며 스탬핑 및 기계 가공 기술과 달리 강철을 다시 절단하는 데 따른 도구 마모 및 비용이 없습니다.
기계 가공과 스탬핑은 절단선에서 금속에 완벽하지 못한 결과를 초래할 수 있으며, 종종 기계 가공되는 소재를 변형시키고 버, 열영향부, 재주조층을 남깁니다. 또한 열교환판과 같이 더 작고, 더 복잡하고, 더 정밀한 금속 부품에 필요한 세부적인 해상도를 충족하기 위해 노력합니다.
공정 선택 시 고려해야 할 또 다른 요소는 가공할 재료의 두께입니다. 전통적인 공정은 얇은 금속 가공에 적용할 때 종종 어려움에 직면합니다. 스탬핑과 스탬핑은 많은 경우 적합하지 않고 레이저와 물 절단은 각각 불균형하고 허용할 수 없는 수준의 열 변형과 재료 파편화를 일으킵니다. PCE는 다양한 금속 두께에 사용할 수 있지만 주요 속성은 조립품의 무결성에 중요한 평탄도를 손상시키지 않고 플레이트 열교환기에 사용되는 것과 같은 더 얇은 금속판에서 작업할 수 있다는 것입니다. 중요합니다.
판이 사용되는 주요 분야는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 구리 및 다양한 특수 합금으로 만든 연료 전지 응용 분야입니다.
연료 전지의 금속판은 다른 소재에 비해 많은 장점이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 동시에 매우 견고하고, 냉각 성능을 높이기 위한 뛰어난 전도성을 제공하며, 에칭을 사용하여 매우 얇게 제작할 수 있어 스택을 더 짧게 만들 수 있으며, 채널 내부에 방향성 표면 마감이 없습니다. 판을 성형하고 채널을 동시에 생성할 수 있으며, 앞서 언급했듯이 금속에 열 응력이 발생하지 않아 완벽한 평탄성을 보장합니다.
PCE 공정은 공기 통로 깊이와 매니폴드 형상을 포함한 모든 키보드 치수에 대해 반복 가능한 허용 오차를 보장하며 엄격한 압력 강하 사양에 맞춰 부품을 제조할 수 있습니다.
화학적으로 에칭된 시트를 사용하는 다른 산업으로는 선형 모터, 항공우주, 석유화학 및 화학 산업이 있습니다. 제작 후, 판을 쌓아 확산 접합하거나 납땜하여 열교환기의 핵심을 만듭니다. 완성된 열교환기는 기존의 "쉘 앤 튜브" 열교환기보다 최대 6배 더 작아서 공간과 무게 측면에서 탁월한 이점을 제공합니다.
PCE를 사용하여 생산된 열교환기는 매우 견고하고 효율적이며, 극저온에서 900도 섭씨까지의 온도 범위에 적응하면서 600bar의 압력을 견딜 수 있습니다. 두 개 이상의 공정 스트림을 하나의 장치로 결합할 수 있으며, 배관 및 밸브에 대한 요구 사항을 크게 줄일 수 있습니다. 반응과 혼합도 판형 열교환기 설계에 통합하여 단일 장치에 기능을 비용 효율적으로 추가할 수 있습니다.
오늘날 효율적이고 공간 절약적인 방열에 대한 요구 사항은 많은 개발 엔지니어에게 엄청난 과제를 제시합니다. 전기 및 마이크로 시스템 기술에서 많은 구성 요소의 소형화로 인해 소위 열 핫스팟이 발생하는데, 이를 방지하기 위해 최적의 방열이 필요합니다.
2D 및 3D PCE를 사용하면 정의된 폭과 깊이를 가진 마이크로채널을 열교환기에 제작하여 가장 작은 영역에서 방열 매체를 선택할 수 있습니다. 가능한 채널 설계에는 거의 제한이 없습니다.
또한 에칭 공정은 설계 혁신과 기하학적 자유도를 촉진하므로 물결 모양의 채널 모서리와 깊이를 사용하여 층류가 아닌 난류를 촉진할 수 있습니다. 냉각 매체의 난류는 열원과 접촉하는 냉각수가 끊임없이 변한다는 것을 의미하므로 열 교환이 더 효율적입니다. 열교환기의 미세 채널에 있는 이러한 주름과 불규칙성은 PCE를 통해 쉽게 생성되지만 대체 제조 공정을 사용하여 생성하는 것은 불가능하거나 비용이 많이 듭니다.
PCE 전문 기업인 마이크로메탈 GmbH는 경쟁력 있는 가격의 광전자 도구를 사용하여 반복 정확도가 높은 고품질 작업물을 생산합니다.
개별 마이크로채널 플레이트는 다양한 3D 형상에 부착될 수 있습니다(예: 확산 용접).micrometal은 고객이 개별 마이크로채널 플레이트나 통합 마이크로채널 열교환기 블록을 구매할 수 있는 옵션을 제공하는 경험이 풍부한 파트너 네트워크를 활용합니다.
금속적 성질을 가지고 두 개 이상의 화학 원소로 구성되며, 그 중 적어도 하나는 금속인 물질.
기계 가공 중 공구/작업물 계면에서 유체 온도 상승을 줄입니다. 일반적으로 가용성 또는 화학적 혼합물(반합성, 합성)과 같은 액체 형태이지만 압축 공기나 다른 가스일 수도 있습니다. 대량의 열을 흡수하는 능력으로 인해 물은 다양한 절삭 화합물의 냉각수 및 매개체로 널리 사용되며 물과 화합물의 비율은 기계 가공 작업에 따라 달라집니다. 절삭 유체; 반합성 절삭 유체; 가용성 오일 절삭 유체; 합성 절삭 유체를 참조하세요.
1. 기체, 액체 또는 고체 내에서 성분이 균일하게 되는 확산. 2. 원자나 분자가 물질 내에서 자발적으로 새로운 위치로 이동하는 현상.
전해질을 통해 가공물과 전도성 도구 사이에 전류가 흐르는 작업입니다. 제어된 속도로 가공물에서 금속을 용해하는 화학 반응을 시작합니다. 기존 절삭 방법과 달리 가공물의 경도는 고려 사항이 아니므로 ECM은 기계로 가공하기 어려운 재료에 적합합니다. 전기화학적 연삭, 전기화학적 호닝 및 전기화학적 선삭의 형태로 제공됩니다.
선형 모터는 공작 기계의 회전 모터와 기능적으로 동일하며, 중앙에서 축 방향으로 자른 다음 벗겨내어 평평하게 놓은 표준 영구 자석 회전 모터라고 생각할 수 있습니다. 선형 모터를 사용하여 축 운동을 구동하는 주요 장점은 대부분 CNC 공작 기계에 사용되는 볼 스크류 조립 시스템으로 인해 발생하는 비효율성과 기계적 차이를 제거한다는 것입니다.
표면 질감에서 간격이 넓은 구성 요소입니다. 계기 차단 설정보다 간격이 넓은 모든 불규칙성을 포함합니다. 흐름, 놓임, 거칠기를 참조하세요.
마이클 J. 힉스 박사는 볼 주립대학교 밀러 경영대학원의 경영 및 경제 연구 센터 소장이자 조지 앤 프랜시스 볼 명예 경제학 교수입니다. 힉스 박사는 테네시 대학교에서 경제학 박사 학위와 석사 학위를 받았고, 버지니아 군사 연구소에서 경제학 학사 학위를 받았습니다. 그는 세금 및 지출 정책과 월마트가 지역 경제에 미치는 영향을 포함하여 주와 지방 공공 정책에 초점을 맞춘 두 권의 책과 60개 이상의 학술 출판물을 저술했습니다.