Platevarmevekslere finnes i mange industrielle applikasjoner og bruker primært metallplater for å overføre varme mellom to væsker.
Bruken av dem vokser raskt fordi de overgår tradisjonelle varmevekslere (vanligvis et spiralformet rør som inneholder én væske som passerer gjennom et kammer som inneholder en annen væske) fordi væsken som avkjøles har større overflatekontakt, noe som optimaliserer varmeoverføringen og øker temperaturendringshastigheten betraktelig.
I stedet for spoler som passerer gjennom kamrene, er det i en platevarmeveksler to alternerende kamre, vanligvis tynne i dybden, atskilt av korrugerte metallplater på de største overflatene. Kammeret er tynt, da dette sikrer at mesteparten av væskevolumet er i kontakt med platen, noe som hjelper varmevekslingen.
Slike varmevekslerplater har tradisjonelt blitt produsert ved hjelp av stempling eller konvensjonell maskinering som dyptrekking, men nylig har fotokjemisk etsing (PCE) vist seg å være den mest effektive og kostnadseffektive fabrikasjonsteknikken som er tilgjengelig for denne krevende applikasjonen. Elektrokjemisk maskinering (ECM) er en annen alternativ teknologi som kan produsere svært presise deler i batcher, men denne prosessen krever en svært høy forhåndsinvestering, er begrenset til ledende materialer, bruker mye energi, design og produksjon av verktøy er vanskelig, og arbeidsstykket. Korrosjon av maskinverktøy og inventar har alltid vært en hodepine.
Ofte inneholder begge sider av en platevarmeveksler ekstremt komplekse funksjoner som noen ganger er utenfor mulighetene for stempling og maskinering, men som enkelt kan oppnås ved hjelp av PCE. I tillegg kan PCE generere funksjoner på begge sider av platen samtidig, noe som sparer betydelig tid, og prosessen kan brukes på en rekke forskjellige metaller, inkludert rustfritt stål, Inconel 617, aluminium og titan.
På grunn av noen av prosessens iboende egenskaper, tilbyr PCE et attraktivt alternativ for stempling og maskinering i metallplateapplikasjoner. Ved å bruke fotoresist og etsemiddel til å kjemisk behandle utvalgte områder presist, har prosessen bevarte materialegenskaper, grad- og spenningsfrie deler med rene konturer og ingen varmepåvirkede soner. I tillegg skaper det flytende etsemediet en optimal struktur for det flytende kjølemediet som brukes i platen. Disse strukturene har ingen hjørner og kanter som er utsatt for korrosjon.
Kombinert med det faktum at PCE bruker lett repeterbare og rimelige digitale eller glassbaserte verktøy, gir det et kostnadseffektivt, svært nøyaktig og raskt produksjonsalternativ til tradisjonelle maskineringsteknikker og stempling. Dette betyr betydelige kostnadsbesparelser ved produksjon av prototypeverktøy, og i motsetning til stempling og maskineringsteknikker er det ingen verktøyslitasje og kostnader forbundet med å skjære stål på nytt.
Maskinering og stempling kan gi mindre enn perfekte resultater på metall ved skjærelinjen, og deformere ofte materialet som bearbeides og etterlate grader, varmepåvirkede soner og omstøpte lag. I tillegg streber de etter å oppfylle detaljoppløsningen som kreves for mindre, mer komplekse og mer presise metalldeler som varmevekslingsplater.
En annen faktor å vurdere ved prosessvalg er tykkelsen på materialet som skal maskineres. Tradisjonelle prosesser støter ofte på vanskeligheter når de brukes til tynnmetallbearbeiding, og stempling og stempling er i mange tilfeller uegnet, mens laser- og vannskjæring fører til uforholdsmessige og uakseptable nivåer av termisk deformasjon og materialfragmentering. Selv om PCE kan brukes i en rekke metalltykkelser, er en viktig egenskap at den kan fungere på tynnere metallplater, for eksempel de som brukes i platevarmevekslere, uten å gå på kompromiss med flatheten, noe som er avgjørende for enhetens integritet.
Et nøkkelområde der plater brukes er i brenselcelleapplikasjoner laget av rustfritt stål, aluminium, nikkel, titan, kobber og en rekke spesiallegeringer.
Metallplater i brenselceller har vist seg å ha mange fordeler fremfor andre materialer. Samtidig er de svært sterke, tilbyr utmerket konduktivitet for bedre kjøling, kan fremstilles ekstremt tynne ved hjelp av etsing, noe som resulterer i kortere stabler, og har ingen retningsbestemt overflatefinish i kanalen. Plater kan dannes og kanaler opprettes samtidig, og som nevnt ovenfor skapes det ingen termisk spenning i metallet, noe som sikrer absolutt flathet.
PCE-prosessen sikrer repeterbare toleranser på alle tastaturdimensjoner, inkludert luftveisdybde og manifoldgeometri, og kan produsere deler med strenge trykkfallsspesifikasjoner.
Andre industrier som bruker kjemisk etsede plater inkluderer lineære motorer, luftfart, petrokjemisk og kjemisk industri. Etter fabrikasjon stables platene og diffusjonsbundet eller loddet sammen for å danne kjernen i varmeveksleren. Ferdige varmevekslere kan være opptil seks ganger mindre enn tradisjonelle «skall-og-rør»-varmevekslere, noe som gir utmerkede fordeler med hensyn til plass og vekt.
Varmevekslere produsert med PCE er også svært robuste og effektive, og tåler et trykk på 600 bar samtidig som de tilpasser seg et temperaturområde fra kryogenikk til 900 grader Celsius. Det er mulig å kombinere mer enn to prosessstrømmer i én enhet og dermed redusere kravene til rør og ventiler betraktelig. Reaksjon og blanding kan også integreres i platevarmevekslerens design, noe som kostnadseffektivt legger til funksjonalitet i én enkelt enhet.
Dagens krav til effektiv og plassbesparende varmeavledning gir enorme utfordringer for mange utviklingsingeniører. Miniatyriseringen av mange komponenter innen elektro- og mikrosystemteknologi skaper såkalte termiske varmepunkter, som krever optimal varmeavledning for å sikre lang levetid.
Ved hjelp av 2D- og 3D-PCE kan mikrokanaler med definerte bredder og dybder fremstilles i varmevekslere for valg av varmeavledningsmedier på det minste området. Det er nesten ingen grense for mulige kanaldesign.
Videre, siden etseprosessen inspirerer til designinnovasjon og geometrisk frihet, kan turbulent strømning i motsetning til laminær strømning fremmes ved bruk av bølgete kanalkanter og -dybder. Turbulent strømning i kjølemediet betyr at kjølevæsken i kontakt med varmekilden stadig endrer seg, noe som gjør varmevekslingen mer effektiv. Slike korrugeringer og uregelmessigheter i mikrokanaler i varmevekslere produseres enkelt av PCE, men er ikke mulige eller kostnadseffektive å produsere ved hjelp av alternative produksjonsprosesser.
PCE-spesialisten micrometal GmbH bruker optoelektroniske verktøy til konkurransedyktige priser for å produsere arbeidsstykker av høy kvalitet med høy grad av repeterbar nøyaktighet.
Individuelle mikrokanalplater kan festes (f.eks. ved diffusjonssveising) til ulike 3D-geometrier. Micrometal bruker et erfarent partnernettverk som gir kundene muligheten til å kjøpe individuelle mikrokanalplater eller integrerte mikrokanalvarmevekslerblokker.
Et stoff med metalliske egenskaper og som består av to eller flere kjemiske elementer, hvorav minst ett er et metall.
Reduser økningen i væsketemperatur ved grensesnittet mellom verktøy og arbeidsstykke under maskinering. Vanligvis i flytende form, for eksempel løselige eller kjemiske blandinger (halvsyntetiske, syntetiske), men kan også være trykkluft eller andre gasser. På grunn av sin evne til å absorbere store mengder varme, er vann mye brukt som kjølevæske og bærer for ulike skjæreblandinger, og forholdet mellom vann og blanding varierer med maskineringsoppgaven. Se skjærevæske; halvsyntetisk skjærevæske; løselig oljeskjærevæske; syntetisk skjærevæske.
1. Diffusjon av en komponent i en gass, væske eller et fast stoff som har en tendens til å gjøre komponentene ensartede. 2. Et atom eller molekyl beveger seg spontant til et nytt sted i materialet.
En operasjon der elektrisk strøm flyter mellom et arbeidsstykke og et ledende verktøy gjennom en elektrolytt. Starter en kjemisk reaksjon som løser opp metall fra arbeidsstykket med en kontrollert hastighet. I motsetning til konvensjonelle skjæremetoder er ikke arbeidsstykkets hardhet en faktor, noe som gjør ECM egnet for vanskelig bearbeidbare materialer. I form av elektrokjemisk sliping, elektrokjemisk honing og elektrokjemisk dreiing.
En lineærmotor, som funksjonelt sett er den samme som en rotasjonsmotor i et maskinverktøy, kan betraktes som en standard permanentmagnetrotasjonsmotor, kuttet aksialt i midten, deretter strippet og lagt flatt. Hovedfordelen med å bruke lineære motorer til å drive aksebevegelse er at det eliminerer ineffektiviteten og de mekaniske forskjellene forårsaket av kuleskruemonteringssystemene som brukes i de fleste CNC-maskinverktøy.
Komponenter med bredere avstand i overflateteksturen. Inkluder alle uregelmessigheter med bredere avstand enn instrumentets grenseinnstilling. Se Flyt; Liggende; Ruhet.
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 har sin doktorgrad og mastergrad i økonomi fra University of Tennessee og en bachelorgrad i økonomi fra Virginia Military Institute. Han har skrevet to bøker og mer enn 60 vitenskapelige publikasjoner med fokus på statlig og lokal offentlig politikk, inkludert skatte- og utgiftspolitikk og Walmarts innvirkning på lokale økonomier.