Plattvärmeväxlare finns i många industriella tillämpningar och använder främst metallplattor för att överföra värme mellan två vätskor.
Deras användning ökar snabbt eftersom de överträffar traditionella värmeväxlare (vanligtvis ett spiralformat rör som innehåller en vätska som passerar genom en kammare som innehåller en annan vätska) eftersom vätskan som kyls har större ytkontakt, vilket optimerar värmeöverföringen och kraftigt ökar temperaturförändringshastigheten.
Istället för spolar som passerar genom kamrarna finns det i en plattvärmeväxlare två alternerande kammare, vanligtvis med tunt djup, separerade av korrugerade metallplattor vid sina största ytor. Kammaren är tunn, eftersom detta säkerställer att det mesta av vätskevolymen är i kontakt med plattan, vilket underlättar värmeväxlingen.
Sådana värmeväxlingsplattor har traditionellt tillverkats med hjälp av stansning eller konventionell bearbetning såsom djupdragning, men nyligen har fotokemisk etsning (PCE) visat sig vara den mest effektiva och kostnadseffektiva tillverkningstekniken som finns tillgänglig för denna krävande tillämpning. Elektrokemisk bearbetning (ECM) är en annan alternativ teknik som kan tillverka mycket exakta delar i batcher, men denna process kräver en mycket hög initial investering, är begränsad till ledande material, förbrukar mycket energi, design och tillverkning av verktyg är svår och arbetsstycket Korrosion av verktygsmaskiner och fixturer har alltid varit ett huvudvärk.
Ofta innehåller båda sidor av en plattvärmeväxlare extremt komplexa funktioner som ibland ligger bortom möjligheter med stansning och bearbetning, men som enkelt kan uppnås med PCE. Dessutom kan PCE generera funktioner på båda sidor av plattan samtidigt, vilket sparar avsevärd tid, och processen kan tillämpas på en rad olika metaller, inklusive rostfritt stål, Inconel 617, aluminium och titan.
På grund av vissa inneboende egenskaper hos processen erbjuder PCE ett attraktivt alternativ för stansning och bearbetning i plåtapplikationer. Genom att använda fotoresist och etsmedel för att exakt kemiskt bearbeta utvalda områden, har processen bevarade materialegenskaper, grad- och spänningsfria delar med rena konturer och inga värmepåverkade zoner. Dessutom skapar det flytande etsmediet en optimal struktur för det flytande kylmediet som används i plattan. Dessa strukturer har inga hörn och kanter som är känsliga för korrosion.
Kombinerat med det faktum att PCE använder lätt repeterbara och billiga digitala eller glasverktyg, ger det ett kostnadseffektivt, högnoggrant och snabbt tillverkningsalternativ till traditionella bearbetningstekniker och stansning. Detta innebär betydande kostnadsbesparingar vid tillverkning av prototypverktyg, och till skillnad från stansnings- och bearbetningstekniker finns det inget verktygsslitage och ingen kostnad förknippad med omskärning av stål.
Maskinbearbetning och stansning kan ge mindre perfekta resultat på metall vid skärlinjen, vilket ofta deformerar materialet som bearbetas och lämnar grader, värmepåverkade zoner och omgjutna lager. Dessutom strävar de efter att uppfylla den detaljupplösning som krävs för mindre, mer komplexa och mer precisa metalldelar som värmeväxlingsplattor.
En annan faktor att beakta vid processval är tjockleken på materialet som ska bearbetas. Traditionella processer stöter ofta på svårigheter när de tillämpas på tunn metallbearbetning, där stansning och prägling i många fall är olämpliga, medan laser- och vattenskärning leder till oproportionerliga och oacceptabla nivåer av termisk deformation respektive materialfragmentering. Även om PCE kan användas i en mängd olika metalltjocklekar, är en viktig egenskap att den kan fungera på tunnare metallplåtar, såsom de som används i plattvärmeväxlare, utan att kompromissa med planheten, vilket är avgörande för aggregatets integritet.
Ett viktigt område där plattor används är i bränslecellsapplikationer tillverkade av rostfritt stål, aluminium, nickel, titan, koppar och en rad speciallegeringar.
Metallplattor i bränsleceller har visat sig ha många fördelar jämfört med andra material. Samtidigt är de mycket starka, erbjuder utmärkt elektrisk ledningsförmåga för bättre kylning, kan tillverkas extremt tunna med hjälp av etsning, vilket resulterar i kortare staplar, och har ingen riktad ytfinish i kanalen. Plattor kan formas och kanaler skapas samtidigt, och som nämnts ovan skapas ingen termisk spänning i metallen, vilket säkerställer absolut planhet.
PCE-processen säkerställer repeterbara toleranser på alla tangentbordsdimensioner, inklusive luftvägsdjup och grenrörsgeometri, och kan tillverka delar enligt snäva tryckfallsspecifikationer.
Andra industrier som använder kemiskt etsade plåtar inkluderar linjärmotorer, flyg-, petrokemisk och kemisk industri. Efter tillverkning staplas plattorna och diffusionsbinds eller löds samman för att bilda kärnan i värmeväxlaren. Färdiga värmeväxlare kan vara upp till sex gånger mindre än traditionella "shell and tub"-värmeväxlare, vilket ger utmärkta utrymmes- och viktfördelar.
Värmeväxlare som tillverkas med PCE är också mycket robusta och effektiva, och kan motstå ett tryck på 600 bar samtidigt som de anpassar sig till ett temperaturområde från kryogena temperaturer till 900 grader Celsius. Det är möjligt att kombinera mer än två processströmmar i en enhet och uppfylla kraven på rörledningar och ventiler som minskas kraftigt. Reaktion och blandning kan också integreras i plattvärmeväxlarens design, vilket kostnadseffektivt lägger till funktionalitet i en enda enhet.
Dagens krav på effektiv och platsbesparande värmeavledning innebär enorma utmaningar för många utvecklingsingenjörer. Miniatyriseringen av många komponenter inom el- och mikrosystemteknik skapar så kallade termiska heta punkter, vilka kräver optimal värmeavledning för att säkerställa lång livslängd.
Med hjälp av 2D- och 3D-PCE kan mikrokanaler med definierade bredder och djup tillverkas i värmeväxlare för val av värmeavledningsmedia på minsta möjliga yta. Det finns nästan ingen gräns för möjliga kanaldesigner.
Dessutom, eftersom etsningsprocessen inspirerar designinnovation och geometrisk frihet, kan turbulent flöde i motsats till laminärt flöde främjas genom användning av vågiga kanalkanter och djup. Turbulent flöde i kylmediet innebär att kylvätskan i kontakt med värmekällan ständigt förändras, vilket gör värmeväxlingen mer effektiv. Sådana korrugeringar och ojämnheter i mikrokanaler i värmeväxlare kan enkelt produceras med PCE, men är inte möjliga eller kostnadskrävande att producera med alternativa tillverkningsprocesser.
PCE-specialisten micrometal GmbH använder optoelektroniska verktyg till konkurrenskraftiga priser för att producera högkvalitativa arbetsstycken med hög repeterbar noggrannhet.
Individuella mikrokanalplattor kan fästas (t.ex. genom diffusionssvetsning) till olika 3D-geometrier. Micrometal använder ett erfaret partnernätverk som ger kunderna möjlighet att köpa individuella mikrokanalplattor eller integrerade mikrokanalvärmeväxlarblock.
Ett ämne med metalliska egenskaper och bestående av två eller flera kemiska element, varav minst ett är en metall.
Minska ökningar av vätsketemperaturen vid gränssnittet mellan verktyg och arbetsstycke under bearbetning. Vanligtvis i flytande form, såsom lösliga eller kemiska blandningar (halvsyntetiska, syntetiska), men kan också vara tryckluft eller andra gaser. På grund av sin förmåga att absorbera stora mängder värme används vatten i stor utsträckning som kylvätska och bärare för olika skärmedel, och förhållandet mellan vatten och förening varierar med bearbetningsuppgiften. Se skärvätska; halvsyntetisk skärvätska; löslig oljebaserad skärvätska; syntetisk skärvätska.
1. Fördelningen av en komponent i en gas, vätska eller fast ämne som tenderar att göra sammansättningen enhetlig i alla delar. 2. En atom eller molekyl förflyttar sig spontant till en ny plats inom materialet.
En operation där elektrisk ström flyter mellan ett arbetsstycke och ett ledande verktyg genom en elektrolyt. Initierar en kemisk reaktion som löser upp metall från arbetsstycket med en kontrollerad hastighet. Till skillnad från konventionella skärmetoder är arbetsstyckets hårdhet inte en faktor, vilket gör ECM lämplig för svårbearbetade material. I form av elektrokemisk slipning, elektrokemisk honing och elektrokemisk svarvning.
Funktionellt sett samma som en rotationsmotor i en verktygsmaskin, kan en linjärmotor betraktas som en vanlig permanentmagnetrotationsmotor, axiellt kapad i mitten, sedan avskalad och platt liggande. Den största fördelen med att använda linjära motorer för att driva axelrörelser är att det eliminerar ineffektiviteten och de mekaniska skillnaderna som orsakas av de kulskruvmonteringssystem som används i de flesta CNC-verktygsmaskiner.
Bredare placerade komponenter i ytstrukturen. Inkludera alla ojämnheter som är placerade bredare än instrumentets avgränsningsinställning. Se Flöde; Liggande; Ojämnhet.
Dr. Michael J. Hicks är chef för Center for Business and Economic Research och George and Francis Ball Distinguished Professor of Economics vid Ball State Universitys Miller School of Business. Hicks tog sin doktorsexamen och magisterexamen i ekonomi från University of Tennessee och en kandidatexamen i ekonomi från Virginia Military Institute. Han har författat två böcker och mer än 60 vetenskapliga publikationer med fokus på statlig och lokal offentlig politik, inklusive skatte- och utgiftspolitik och Walmarts inverkan på lokala ekonomier.