Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và chủ yếu sử dụng các tấm kim loại để truyền nhiệt giữa hai chất lỏng.
Việc sử dụng chúng ngày càng tăng nhanh vì chúng hoạt động tốt hơn các bộ trao đổi nhiệt truyền thống (thường là ống cuộn chứa một chất lỏng đi qua buồng chứa chất lỏng khác) vì chất lỏng được làm mát có diện tích tiếp xúc bề mặt lớn hơn, giúp tối ưu hóa quá trình truyền nhiệt và làm tăng đáng kể tốc độ thay đổi nhiệt độ.
Thay vì các cuộn dây chạy qua các buồng, trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, có hai buồng xen kẽ, thường có độ sâu mỏng, được ngăn cách bởi các tấm kim loại gợn sóng ở bề mặt lớn nhất của chúng. Buồng mỏng vì điều này đảm bảo rằng phần lớn thể tích chất lỏng tiếp xúc với tấm, hỗ trợ trao đổi nhiệt.
Các tấm trao đổi nhiệt như vậy theo truyền thống được chế tạo bằng cách dập hoặc gia công thông thường như kéo sâu, nhưng gần đây, phương pháp khắc quang hóa (PCE) đã chứng minh là kỹ thuật chế tạo hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất hiện có cho ứng dụng nghiêm ngặt này. Gia công điện hóa (ECM) là một công nghệ thay thế khác có thể sản xuất các bộ phận rất chính xác theo từng đợt, nhưng quy trình này đòi hỏi mức đầu tư ban đầu rất cao, chỉ giới hạn ở các vật liệu dẫn điện, tiêu thụ nhiều năng lượng, việc thiết kế và sản xuất các công cụ rất khó khăn và phôi bị ăn mòn của máy công cụ và đồ gá luôn là một vấn đề đau đầu.
Thông thường, cả hai mặt của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm đều chứa các tính năng cực kỳ phức tạp, đôi khi vượt quá khả năng dập và gia công, nhưng lại dễ dàng đạt được khi sử dụng PCE. Ngoài ra, PCE có thể tạo ra các tính năng trên cả hai mặt của tấm cùng một lúc, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và quy trình này có thể được áp dụng cho nhiều loại kim loại khác nhau, bao gồm thép không gỉ, Inconel 617, nhôm và titan.
Do một số đặc điểm vốn có của quy trình, PCE cung cấp một giải pháp thay thế hấp dẫn cho việc dập và gia công trong các ứng dụng kim loại tấm. Sử dụng chất cản quang và chất khắc để xử lý hóa học chính xác các khu vực được chọn, quy trình này có các đặc tính vật liệu được bảo toàn, các bộ phận không có gờ và ứng suất với đường viền sạch và không có vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Ngoài ra, môi trường khắc chất lỏng tạo ra cấu trúc tối ưu cho môi trường làm mát chất lỏng được sử dụng trong tấm. Các cấu trúc này không có góc và cạnh dễ bị ăn mòn.
Kết hợp với thực tế là PCE sử dụng các công cụ kỹ thuật số hoặc thủy tinh có chi phí thấp và dễ lặp lại, nó cung cấp một giải pháp thay thế sản xuất nhanh chóng, hiệu quả về chi phí và độ chính xác cao cho các kỹ thuật gia công và dập truyền thống. Điều này có nghĩa là tiết kiệm chi phí đáng kể khi sản xuất các công cụ nguyên mẫu và không giống như các kỹ thuật dập và gia công, không có hiện tượng mài mòn công cụ và chi phí liên quan đến việc cắt lại thép.
Gia công và dập có thể tạo ra kết quả không hoàn hảo trên kim loại tại đường cắt, thường làm biến dạng vật liệu đang gia công và để lại các gờ, vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt và các lớp đúc lại. Ngoài ra, họ cố gắng đáp ứng độ phân giải chi tiết cần thiết cho các bộ phận kim loại nhỏ hơn, phức tạp hơn và chính xác hơn như tấm trao đổi nhiệt.
Một yếu tố khác cần xem xét khi lựa chọn quy trình là độ dày của vật liệu cần gia công. Các quy trình truyền thống thường gặp khó khăn khi áp dụng cho quá trình gia công kim loại mỏng, dập và đóng dấu trong nhiều trường hợp không phù hợp, trong khi cắt bằng tia laser và cắt bằng nước dẫn đến mức độ biến dạng nhiệt và phân mảnh vật liệu không cân xứng và không thể chấp nhận được. Mặc dù PCE có thể được sử dụng ở nhiều độ dày kim loại khác nhau, nhưng một thuộc tính chính là nó có thể hoạt động trên các tấm kim loại mỏng hơn, chẳng hạn như những tấm được sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, mà không ảnh hưởng đến độ phẳng, điều này rất quan trọng đối với tính toàn vẹn của cụm lắp ráp. quan trọng.
Một lĩnh vực quan trọng mà các tấm kim loại được sử dụng là trong ứng dụng pin nhiên liệu làm bằng thép không gỉ, nhôm, niken, titan, đồng và một loạt các hợp kim đặc biệt.
Các tấm kim loại trong pin nhiên liệu được phát hiện có nhiều ưu điểm hơn so với các vật liệu khác. Đồng thời, chúng rất chắc chắn, có độ dẫn điện tuyệt vời để làm mát tốt hơn, có thể chế tạo cực mỏng bằng cách khắc, tạo ra các chồng ngắn hơn và không có bề mặt hoàn thiện theo hướng trong kênh. Có thể hình thành các tấm và tạo kênh cùng một lúc và như đã đề cập ở trên, không tạo ra ứng suất nhiệt trong kim loại, đảm bảo độ phẳng tuyệt đối.
Quy trình PCE đảm bảo dung sai có thể lặp lại trên mọi kích thước của bàn phím, bao gồm độ sâu đường dẫn khí và hình dạng ống phân phối, đồng thời có thể sản xuất các bộ phận theo thông số kỹ thuật về độ giảm áp suất chặt chẽ.
Các ngành công nghiệp khác sử dụng các tấm khắc hóa học bao gồm động cơ tuyến tính, hàng không vũ trụ, hóa dầu và công nghiệp hóa chất. Sau khi chế tạo, các tấm được xếp chồng lên nhau và liên kết khuếch tán hoặc hàn lại với nhau để tạo thành lõi của bộ trao đổi nhiệt. Bộ trao đổi nhiệt hoàn thiện có thể nhỏ hơn tới sáu lần so với bộ trao đổi nhiệt "vỏ và ống" truyền thống, mang lại lợi thế tuyệt vời về không gian và trọng lượng.
Bộ trao đổi nhiệt được sản xuất bằng PCE cũng rất chắc chắn và hiệu quả, có thể chịu được áp suất 600 bar trong khi thích ứng với phạm vi nhiệt độ từ nhiệt độ cực thấp đến 900 độ C. Có thể kết hợp nhiều hơn hai luồng quy trình thành một đơn vị và đáp ứng các yêu cầu về đường ống và van được giảm đáng kể. Phản ứng và trộn cũng có thể được tích hợp vào thiết kế bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, giúp tăng thêm chức năng trong một đơn vị duy nhất một cách hiệu quả về mặt chi phí.
Yêu cầu ngày nay về tản nhiệt hiệu quả và tiết kiệm không gian đặt ra những thách thức to lớn cho nhiều kỹ sư phát triển. Việc thu nhỏ nhiều thành phần trong công nghệ điện và hệ thống vi mô tạo ra cái gọi là điểm nóng nhiệt, cần tản nhiệt tối ưu để đảm bảo tuổi thọ lâu dài.
Sử dụng PCE 2D và 3D, các kênh vi mô có chiều rộng và độ sâu xác định có thể được chế tạo trong bộ trao đổi nhiệt để lựa chọn phương tiện tản nhiệt ở diện tích nhỏ nhất. Hầu như không có giới hạn nào cho các thiết kế kênh có thể có.
Hơn nữa, vì quá trình khắc tạo cảm hứng cho sự đổi mới thiết kế và tự do hình học, nên dòng chảy hỗn loạn trái ngược với dòng chảy tầng có thể được thúc đẩy thông qua việc sử dụng các cạnh và độ sâu của kênh lượn sóng. Dòng chảy hỗn loạn trong môi trường làm mát có nghĩa là chất làm mát tiếp xúc với nguồn nhiệt liên tục thay đổi, giúp trao đổi nhiệt hiệu quả hơn. Những nếp gấp và sự không đều như vậy trong các kênh vi mô trong bộ trao đổi nhiệt dễ dàng được tạo ra bằng PCE, nhưng không thể hoặc không tốn kém để sản xuất bằng các quy trình sản xuất thay thế.
Công ty chuyên sản xuất PCE micrometal GmbH sử dụng các công cụ quang điện tử có giá cả cạnh tranh để sản xuất các phôi chất lượng cao với độ chính xác lặp lại cao.
Có thể gắn từng tấm vi kênh riêng lẻ (ví dụ, bằng phương pháp hàn khuếch tán) vào nhiều hình dạng 3D khác nhau. Micrometal sử dụng mạng lưới đối tác giàu kinh nghiệm, cung cấp cho khách hàng tùy chọn mua từng tấm vi kênh riêng lẻ hoặc khối trao đổi nhiệt vi kênh tích hợp.
Một chất có tính chất kim loại và bao gồm hai hoặc nhiều nguyên tố hóa học, trong đó ít nhất một nguyên tố là kim loại.
Giảm nhiệt độ chất lỏng tăng lên tại giao diện dụng cụ/phôi trong quá trình gia công. Thường ở dạng lỏng, chẳng hạn như hỗn hợp hòa tan hoặc hóa chất (bán tổng hợp, tổng hợp), nhưng cũng có thể là không khí nén hoặc các loại khí khác. Do khả năng hấp thụ lượng nhiệt lớn, nước được sử dụng rộng rãi làm chất làm mát và chất mang cho nhiều hợp chất cắt khác nhau và tỷ lệ nước so với hợp chất thay đổi tùy theo nhiệm vụ gia công. Xem chất lỏng cắt; chất lỏng cắt bán tổng hợp; chất lỏng cắt dầu hòa tan; chất lỏng cắt tổng hợp.
1. Sự phân bố của một thành phần trong chất khí, chất lỏng hoặc chất rắn có xu hướng làm cho thành phần đồng nhất ở mọi phần. 2. Một nguyên tử hoặc phân tử tự động di chuyển đến một vị trí mới trong vật liệu.
Một hoạt động trong đó dòng điện chạy giữa phôi và một dụng cụ dẫn điện thông qua chất điện phân. Khởi tạo phản ứng hóa học hòa tan kim loại khỏi phôi ở tốc độ được kiểm soát. Không giống như các phương pháp cắt thông thường, độ cứng của phôi không phải là yếu tố quyết định, khiến ECM phù hợp với các vật liệu khó gia công. Dưới dạng mài điện hóa, mài điện hóa và tiện điện hóa.
Về mặt chức năng giống như động cơ quay trong máy công cụ, động cơ tuyến tính có thể được coi là động cơ quay nam châm vĩnh cửu tiêu chuẩn, được cắt theo trục ở giữa, sau đó được tách rời và đặt phẳng. Ưu điểm chính của việc sử dụng động cơ tuyến tính để truyền động chuyển động trục là nó loại bỏ tình trạng kém hiệu quả và sự khác biệt về mặt cơ học do hệ thống lắp ráp vít me bi được sử dụng trong hầu hết các máy công cụ CNC gây ra.
Các thành phần có khoảng cách rộng hơn trong kết cấu bề mặt. Bao gồm tất cả các điểm không đều có khoảng cách rộng hơn so với cài đặt ngưỡng của dụng cụ. Xem Lưu lượng; Độ nghiêng; Độ nhám.
Tiến sĩ Michael J. Hicks là Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Kinh doanh và Kinh tế và là Giáo sư Kinh tế danh dự George và Francis Ball tại Trường Kinh doanh Miller thuộc Đại học Ball State. Hicks nhận bằng Tiến sĩ và Thạc sĩ Kinh tế từ Đại học Tennessee và bằng Cử nhân Kinh tế từ Học viện Quân sự Virginia. Ông là tác giả của hai cuốn sách và hơn 60 ấn phẩm học thuật tập trung vào chính sách công của tiểu bang và địa phương, bao gồm chính sách thuế và chi tiêu và tác động của Walmart đối với nền kinh tế địa phương.