Schimbătoarele de căldură cu plăci există în multe aplicații industriale și utilizează în principal plăci metalice pentru a transfera căldură între două fluide.
Utilizarea lor este în creștere rapidă deoarece depășesc performanțele schimbătoarelor de căldură tradiționale (de obicei, un tub spiralat care conține un fluid care trece printr-o cameră care conține un alt fluid), deoarece fluidul răcit are o suprafață de contact mai mare, ceea ce optimizează transferul de căldură și crește considerabil rata de schimbare a temperaturii.
În loc ca serpentinele să treacă prin camere, într-un schimbător de căldură cu plăci, există două camere alternante, de obicei subțiri în adâncime, separate de plăci metalice ondulate la suprafețele lor cele mai mari. Camera este subțire, deoarece acest lucru asigură că cea mai mare parte a volumului de lichid este în contact cu placa, facilitând schimbul de căldură.
Astfel de plăci de schimb de căldură au fost fabricate în mod tradițional prin ștanțare sau prelucrare convențională, cum ar fi ambutisarea profundă, dar recent gravarea fotochimică (PCE) s-a dovedit a fi cea mai eficientă și rentabilă tehnică de fabricație disponibilă pentru această aplicație riguroasă. Prelucrarea electrochimică (ECM) este o altă tehnologie alternativă care poate fabrica piese foarte precise în loturi, dar acest proces necesită un nivel foarte ridicat de investiții inițiale, este limitat la materiale conductive, consumă multă energie, proiectarea și fabricarea sculelor sunt dificile, iar piesa de prelucrat... Coroziunea mașinilor-unelte și a dispozitivelor de fixare a fost întotdeauna o problemă.
Adesea, ambele părți ale unui schimbător de căldură cu plăci conțin caracteristici extrem de complexe, care uneori depășesc capacitățile de ștanțare și prelucrare mecanică, dar sunt ușor de realizat folosind PCE. În plus, PCE poate genera caracteristici pe ambele părți ale plăcii simultan, economisind timp semnificativ, iar procesul poate fi aplicat unei game diferite de metale, inclusiv oțel inoxidabil, Inconel 617, aluminiu și titan.
Datorită unor caracteristici inerente ale procesului, PCE oferă o alternativă atractivă pentru ștanțare și prelucrare în aplicații de tablă metalică. Folosind fotorezist și agent de gravare pentru a prelucra chimic cu precizie anumite zone, procesul prezintă proprietăți conservate ale materialului, piese fără bavuri și tensiuni, cu contururi curate și fără zone afectate termic. În plus, mediul fluid de gravare creează o structură optimă pentru mediul fluid de răcire utilizat în placă. Aceste structuri nu au colțuri și muchii susceptibile la coroziune.
Combinat cu faptul că PCE utilizează scule digitale sau din sticlă, ușor repetabile și cu costuri reduse, oferă o alternativă de fabricație rentabilă, de înaltă precizie și rapidă la tehnicile tradiționale de prelucrare și ștanțare. Aceasta înseamnă economii semnificative de costuri la producerea de scule prototip și, spre deosebire de tehnicile de ștanțare și prelucrare, nu există uzură a sculelor și costuri asociate cu retaierea oțelului.
Prelucrarea și ștanțarea pot produce rezultate mai puțin perfecte pe metal la linia de tăiere, deformând adesea materialul prelucrat și lăsând bavuri, zone afectate termic și straturi refăcute. În plus, acestea se străduiesc să atingă rezoluția de detaliu necesară pentru piesele metalice mai mici, mai complexe și mai precise, cum ar fi plăcile de schimb de căldură.
Un alt factor de luat în considerare în selecția procesului este grosimea materialului care urmează să fie prelucrat. Procesele tradiționale întâmpină adesea dificultăți atunci când sunt aplicate la prelucrarea metalelor subțiri, ștanțarea și ștanțarea fiind în multe cazuri nepotrivite, în timp ce tăierea cu laser și cu apă duc la niveluri disproporționate și inacceptabile de deformare termică și, respectiv, fragmentare a materialului. Deși PCE poate fi utilizat într-o varietate de grosimi de metal, un atribut cheie este că poate lucra pe foi metalice mai subțiri, cum ar fi cele utilizate în schimbătoarele de căldură cu plăci, fără a compromite planeitatea, care este esențială pentru integritatea ansamblului.
Un domeniu cheie în care se utilizează plăcile este în aplicațiile pentru pilele de combustie, fabricate din oțel inoxidabil, aluminiu, nichel, titan, cupru și o gamă de aliaje speciale.
Plăcile metalice din pilele de combustie s-au dovedit a avea multe avantaje față de alte materiale. În același timp, sunt foarte rezistente, oferă o conductivitate excelentă pentru o răcire mai bună, pot fi fabricate extrem de subțiri prin gravare, rezultând stive mai scurte și nu au un finisaj de suprafață direcțional în interiorul canalului. Plăcile pot fi formate și canalele create în același timp și, așa cum s-a menționat mai sus, nu se creează nicio tensiune termică în metal, asigurând o planeitate absolută.
Procesul PCE asigură toleranțe repetabile pentru toate dimensiunile plăcii de taste, inclusiv adâncimea căilor de aer și geometria colectorului, și poate fabrica piese conform specificațiilor stricte privind căderea de presiune.
Alte industrii care utilizează foi gravate chimic includ motoarele liniare, industria aerospațială, petrochimică și chimică. După fabricare, plăcile sunt stivuite și lipite prin difuzie sau lipite împreună pentru a forma miezul schimbătorului de căldură. Schimbătoarele de căldură finite pot fi de până la șase ori mai mici decât schimbătoarele de căldură tradiționale „de tip carcasă și tub”, oferind avantaje excelente în ceea ce privește spațiul și greutatea.
Schimbătoarele de căldură produse folosind PCE sunt, de asemenea, foarte robuste și eficiente, capabile să reziste la o presiune de 600 bar, adaptându-se în același timp la un interval de temperatură de la criogenie la 900 de grade Celsius. Este posibil să se combine mai mult de două fluxuri de proces într-o singură unitate și să se îndeplinească cerințele privind conductele și supapele, acestea fiind mult reduse. Reacția și amestecarea pot fi, de asemenea, integrate în designul schimbătorului de căldură cu plăci, adăugând funcționalitate într-o singură unitate în mod eficient din punct de vedere al costurilor.
Cerințele actuale privind disiparea eficientă și compactă a căldurii prezintă provocări enorme pentru mulți ingineri de dezvoltare. Miniaturizarea multor componente din tehnologia electrică și a microsistemelor creează așa-numitele puncte fierbinți termice, care necesită o disipare optimă a căldurii pentru a asigura o durată lungă de viață.
Folosind PCE 2D și 3D, se pot fabrica microcanale cu lățimi și adâncimi definite în schimbătoare de căldură pentru selectarea mediului de disipare a căldurii în cea mai mică zonă. Nu există aproape nicio limită la posibilele designuri de canale.
În plus, deoarece procesul de gravare inspiră inovație în design și libertate geometrică, fluxul turbulent, spre deosebire de fluxul laminar, poate fi promovat prin utilizarea marginilor și adâncimilor canalelor ondulate. Fluxul turbulent în mediul de răcire înseamnă că agentul de răcire în contact cu sursa de căldură se schimbă constant, ceea ce face ca schimbul de căldură să fie mai eficient. Astfel de ondulații și neregularități în microcanalele schimbătoarelor de căldură sunt ușor de produs prin gravare electronică (PCE), dar nu este posibil sau prohibitiv din punct de vedere al costurilor de producție folosind procese de fabricație alternative.
Specialistul PCE, micrometal GmbH, utilizează scule optoelectronice la prețuri competitive pentru a produce piese de înaltă calitate cu un grad ridicat de precizie repetabilă.
Plăcile individuale cu microcanal pot fi atașate (de exemplu, prin sudură prin difuzie) la diverse geometrii 3D. Micrometal utilizează o rețea de parteneri experimentați care oferă clienților opțiunea de a achiziționa plăci individuale cu microcanal sau blocuri integrate de schimbătoare de căldură cu microcanal.
O substanță cu proprietăți metalice și alcătuită din două sau mai multe elemente chimice, dintre care cel puțin unul este un metal.
Reduce creșterile de temperatură ale fluidului la interfața sculă/piesă în timpul prelucrării. De obicei, sub formă lichidă, cum ar fi amestecuri solubile sau chimice (semisintetice, sintetice), dar poate fi și aer sub presiune sau alte gaze. Datorită capacității sale de a absorbi cantități mari de căldură, apa este utilizată pe scară largă ca agent de răcire și purtător pentru diverși compuși de așchiere, iar raportul dintre apă și compus variază în funcție de sarcina de prelucrare. Vezi fluid de așchiere; fluid de așchiere semisintetic; fluid de așchiere solubil în ulei; fluid de așchiere sintetic.
1. Difuzie a unei componente într-un gaz, lichid sau solid care tinde să uniformizeze componentele. 2. Un atom sau o moleculă se deplasează spontan într-o nouă locație în cadrul materialului.
O operațiune în care curentul electric curge între o piesă de prelucrat și o unealtă conductivă printr-un electrolit. Inițiază o reacție chimică ce dizolvă metalul din piesa de prelucrat la o viteză controlată. Spre deosebire de metodele convenționale de tăiere, duritatea piesei de prelucrat nu este un factor, ceea ce face ca ECM să fie potrivit pentru materiale dificil de prelucrat. Sub formă de șlefuire electrochimică, honuire electrochimică și strunjire electrochimică.
Funcțional la fel ca un motor rotativ într-o mașină-unealtă, un motor liniar poate fi considerat un motor rotativ standard cu magnet permanent, tăiat axial în centru, apoi dezizolat și așezat plat. Principalul avantaj al utilizării motoarelor liniare pentru a acționa mișcarea axelor este acela că elimină ineficiențele și diferențele mecanice cauzate de sistemele de asamblare cu șuruburi cu bile utilizate în majoritatea mașinilor-unelte CNC.
Componente cu distanțe mai mari în textura suprafeței. Includeți toate neregularitățile cu distanțe mai mari decât setarea de limită a instrumentului. Consultați Curgere; Asperitate; Rugozitate.
Dr. Michael J. Hicks este directorul Centrului pentru Cercetare Economică și de Afaceri și profesor distins de economie George și Francis Ball la Școala de Afaceri Miller a Universității Ball State. Hicks a obținut doctoratul și masteratul în economie de la Universitatea din Tennessee și o licență în economie de la Institutul Militar din Virginia. Este autorul a două cărți și a peste 60 de publicații științifice axate pe politici publice statale și locale, inclusiv politici fiscale și de cheltuieli și impactul Walmart asupra economiilor locale.