Ploščni toplotni izmenjevalniki obstajajo v številnih industrijskih aplikacijah in uporabljajo predvsem kovinske plošče za prenos toplote med dvema tekočinama.
Njihova uporaba hitro narašča, ker prekašajo tradicionalne toplotne izmenjevalnike (običajno spiralna cev, ki vsebuje eno tekočino, ki prehaja skozi komoro z drugo tekočino), ker ima tekočina, ki se hladi, večjo kontaktno površino, kar optimizira prenos toplote in močno poveča hitrost spremembe temperature.
Namesto tuljav, ki potekajo skozi komore, sta v ploščnem toplotnem izmenjevalniku dve izmenični komori, običajno tanki, ločeni z valovitimi kovinskimi ploščami na njunih največjih površinah. Komora je tanka, saj to zagotavlja, da je večina volumna tekočine v stiku s ploščo, kar pospešuje izmenjavo toplote.
Takšne plošče za izmenjavo toplote so bile tradicionalno izdelane z žigosanjem ali konvencionalno strojno obdelavo, kot je globoko vlečenje, vendar se je v zadnjem času fotokemično jedkanje (PCE) izkazalo za najučinkovitejšo in stroškovno najcenejšo tehniko izdelave, ki je na voljo za to zahtevno uporabo. Elektrokemična obdelava (ECM) je še ena alternativna tehnologija, ki lahko izdeluje zelo natančne dele v serijah, vendar ta postopek zahteva zelo visoko stopnjo začetne naložbe, je omejen na prevodne materiale, porabi veliko energije, načrtovanje in izdelava orodij je težavna, obdelovanec pa je poškodovan. Korozija obdelovalnih strojev in vpenjalnih napeljav je bila vedno problem.
Pogosto obe strani ploščnega toplotnega izmenjevalnika vsebujeta izjemno kompleksne značilnosti, ki včasih presegajo zmožnosti štancanja in strojne obdelave, vendar jih je enostavno doseči z uporabo PCE. Poleg tega lahko PCE hkrati ustvari značilnosti na obeh straneh plošče, kar prihrani veliko časa, postopek pa se lahko uporablja za vrsto različnih kovin, vključno z nerjavnim jeklom, Inconel 617, aluminijem in titanom.
Zaradi nekaterih inherentnih značilnosti postopka PCE ponuja privlačno alternativo za žigosanje in obdelavo pločevine. Z uporabo fotorezista in jedkalnega sredstva za natančno kemično obdelavo izbranih območij postopek ohranja lastnosti materiala, dele brez zarobkov in napetosti s čistimi konturami in brez toplotno prizadetih območij. Poleg tega tekoči jedkalni medij ustvarja optimalno strukturo za tekoči hladilni medij, ki se uporablja v plošči. Te strukture nimajo vogalov in robov, ki bi bili dovzetni za korozijo.
V kombinaciji z dejstvom, da PCE uporablja enostavno ponovljiva in cenovno ugodna digitalna ali steklena orodja, ponuja stroškovno učinkovito, visoko natančno in hitro proizvodno alternativo tradicionalnim tehnikam obdelave in štancanja. To pomeni znatne prihranke stroškov pri izdelavi prototipnih orodij, za razliko od tehnik štancanja in obdelave pa ni obrabe orodja in stroškov, povezanih s ponovnim rezanjem jekla.
Strojna obdelava in štancanje lahko na rezalni liniji kovine privedeta do manj kot popolnih rezultatov, saj pogosto deformirata obdelovani material in puščata ostružke, toplotno prizadeta območja in prelite plasti. Poleg tega si prizadevata doseči ločljivost podrobnosti, potrebno za manjše, bolj kompleksne in natančnejše kovinske dele, kot so plošče za izmenjavo toplote.
Drug dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri izbiri postopka, je debelina materiala, ki ga je treba obdelati. Tradicionalni postopki se pogosto soočajo s težavami pri obdelavi tankih kovin, saj sta v mnogih primerih neprimerna vtiskovanje in štancanje, medtem ko lasersko in vodno rezanje vodita do nesorazmernih in nesprejemljivih ravni toplotne deformacije oziroma drobljenja materiala. Čeprav se PCE lahko uporablja v različnih debelinah kovin, je ključna lastnost ta, da lahko deluje na tanjših kovinskih ploščah, kot so tiste, ki se uporabljajo v ploščnih toplotnih izmenjevalnikih, ne da bi pri tem ogrozil ravnost, ki je ključnega pomena za celovitost sklopa.
Ključno področje uporabe plošč so gorivne celice iz nerjavečega jekla, aluminija, niklja, titana, bakra in vrste posebnih zlitin.
Ugotovljeno je bilo, da imajo kovinske plošče v gorivnih celicah številne prednosti pred drugimi materiali. Hkrati so zelo močne, ponujajo odlično prevodnost za boljše hlajenje, z jedkanjem jih je mogoče izdelati izjemno tanke, kar ima za posledico krajše sloje, in nimajo usmerjene površinske obdelave znotraj kanala. Plošče je mogoče oblikovati in kanale ustvariti hkrati, in kot že omenjeno, v kovini ne nastanejo toplotne napetosti, kar zagotavlja absolutno ravnost.
Postopek PCE zagotavlja ponovljive tolerance vseh dimenzij tipkovnice, vključno z globino dihalnih poti in geometrijo razdelilnika, ter omogoča izdelavo delov v skladu s specifikacijami padca tlaka.
Druge panoge, ki uporabljajo kemično jedkane plošče, vključujejo linearne motorje, letalsko in vesoljsko industrijo, petrokemično in kemično industrijo. Po izdelavi se plošče zložijo in difuzijsko spajajo ali spajkajo skupaj, da tvorijo jedro toplotnega izmenjevalnika. Končni toplotni izmenjevalniki so lahko do šestkrat manjši od tradicionalnih toplotnih izmenjevalnikov z "lupino in cevjo", kar zagotavlja odlične prednosti glede prostora in teže.
Toplotni izmenjevalniki, izdelani z uporabo PCE, so tudi zelo robustni in učinkoviti, saj lahko prenesejo tlak 600 barov, hkrati pa se prilagajajo temperaturnemu območju od kriogenike do 900 stopinj Celzija. Možno je združiti več kot dva procesna toka v eno enoto in izpolniti zahteve glede cevovodov in ventilov, kar je močno zmanjšano. Reakcijo in mešanje je mogoče integrirati tudi v zasnovo ploščnega toplotnega izmenjevalnika, kar stroškovno učinkovito doda funkcionalnost v eni enoti.
Današnje zahteve po učinkovitem in prostorsko varčnem odvajanju toplote predstavljajo ogromne izzive za številne razvojne inženirje. Miniaturizacija številnih komponent v električni in mikrosistemski tehnologiji ustvarja tako imenovane toplotne vroče točke, ki zahtevajo optimalno odvajanje toplote za zagotovitev dolge življenjske dobe.
Z uporabo 2D in 3D PCE je mogoče v toplotnih izmenjevalnikih izdelati mikrokanale z določenimi širinami in globinami za izbiro medija za odvajanje toplote na najmanjši površini. Možne zasnove kanalov skoraj niso omejene.
Poleg tega, ker postopek jedkanja navdihuje inovacije pri oblikovanju in geometrijsko svobodo, je mogoče z uporabo valovitih robov in globin kanalov spodbuditi turbulentni tok v nasprotju z laminarnim tokom. Turbulentni tok v hladilnem mediju pomeni, da se hladilna tekočina, ki je v stiku z virom toplote, nenehno spreminja, zaradi česar je izmenjava toplote učinkovitejša. Takšne valovitosti in nepravilnosti v mikrokanalih v toplotnih izmenjevalnikih je mogoče enostavno ustvariti s PCE, vendar jih ni mogoče ali pa so predrage z uporabo alternativnih proizvodnih procesov.
Podjetje PCE specialist micrometal GmbH uporablja cenovno konkurenčna optoelektronska orodja za izdelavo visokokakovostnih obdelovancev z visoko stopnjo ponovljive natančnosti.
Posamezne mikrokanalne plošče je mogoče pritrditi (npr. z difuzijskim varjenjem) na različne 3D geometrije. Micrometal uporablja izkušeno partnersko mrežo, ki strankam ponuja možnost nakupa posameznih mikrokanalnih plošč ali integralnih blokov mikrokanalnih toplotnih izmenjevalnikov.
Snov s kovinskimi lastnostmi, ki je sestavljena iz dveh ali več kemičnih elementov, od katerih je vsaj eden kovina.
Zmanjšajte povišanje temperature tekočine na stičišču orodja/obdelovanca med obdelavo. Običajno je v tekoči obliki, kot so topne ali kemične mešanice (polsintetične, sintetične), lahko pa je tudi stisnjen zrak ali drugi plini. Zaradi svoje sposobnosti absorbiranja velikih količin toplote se voda pogosto uporablja kot hladilno sredstvo in nosilec za različne rezalne paste, razmerje med vodo in pasto pa se spreminja glede na nalogo obdelave. Glej rezalna tekočina; polsintetična rezalna tekočina; topna rezalna tekočina v olju; sintetična rezalna tekočina.
1. Difuzija komponente v plinu, tekočini ali trdni snovi, ki teži k enakomernemu razporeditvi komponent. 2. Atom ali molekula se spontano premakne na novo mesto znotraj materiala.
Operacija, pri kateri električni tok teče med obdelovancem in prevodnim orodjem skozi elektrolit. Sproži kemično reakcijo, ki s kontrolirano hitrostjo raztopi kovino iz obdelovanca. Za razliko od običajnih metod rezanja trdota obdelovanca ni pomemben dejavnik, zaradi česar je ECM primeren za težko obdelovalne materiale. V obliki elektrokemičnega brušenja, elektrokemičnega honanja in elektrokemičnega struženja.
Linearni motor je funkcionalno enak rotacijskemu motorju v obdelovalnem stroju, lahko pa si ga predstavljamo kot standardni rotacijski motor s trajnim magnetom, aksialno odrezan na sredini, nato pa olupljen in položen na ravno površino. Glavna prednost uporabe linearnih motorjev za pogon osnega gibanja je, da odpravlja neučinkovitosti in mehanske razlike, ki jih povzročajo sistemi krogličnih vijakov, ki se uporabljajo v večini CNC obdelovalnih strojev.
Širše razmaknjene komponente v teksturi površine. Vključite vse nepravilnosti, ki so razmaknjene širše od nastavitve mejne vrednosti instrumenta. Glejte Pretok; Ležanje; Hrapavost.
Dr. Michael J. Hicks je direktor Centra za poslovne in ekonomske raziskave ter zaslužni profesor ekonomije George and Francis Ball na poslovni šoli Miller na Univerzi Ball State. Hicks je doktoriral in magistriral iz ekonomije na Univerzi v Tennesseeju ter diplomiral iz ekonomije na Vojaškem inštitutu v Virginiji. Je avtor dveh knjig in več kot 60 znanstvenih publikacij, ki se osredotočajo na državno in lokalno javno politiko, vključno z davčno in potrošniško politiko ter vplivom Walmarta na lokalna gospodarstva.