Probleme cu realizarea schimbătoarelor de căldură clasice
Libertate limitată în proiectare
Turnarea, sudarea și brazarea sunt câteva dintre modalitățile de bază prin care sunt făcute schimbătoarele de căldură tradiționale. Aceste tehnici au o mulțime de probleme pentru a face forme geometrice complicate, cum ar fi obținerea arhitecturilor de canale complexe interioare, lățimile canalelor mici și caracteristicile unice ale suprafeței. De exemplu, modul în care sunt aranjate pachetele de tuburi și forma canalelor de curgere în interiorul tuburilor din schimbătoarele de căldură de coajă și tub sunt limitate de tehnologia de procesare. Acest lucru face dificil să le proiectăm în cel mai bun mod în funcție de caracteristicile fluxului fluidului, ceea ce face dificilă îmbunătățirea eficienței transferului de căldură și mai mult.
Probleme cu optimizarea structurilor
Pentru ca schimbătorul de căldură să funcționeze mai bine, structura sa trebuie îmbunătățită. De exemplu, zona de transfer de căldură trebuie să fie mai mare, iar starea de curgere a fluidului trebuie să fie mai bună. Dar a face schimbătoare de căldură cu structuri interne complicate folosind metode tradiționale nu este doar scumpă, dar durează și mult timp. De exemplu, structura de aripioare a unui schimbător de căldură pentru a fi mai mare poate face ca zona de transfer de căldură să fie mai mare, dar este greu de gestionat corect forma și distanțarea aripioarelor cu metode tipice de fabricație. Acest lucru face ca schimbătorul de căldură să funcționeze mai puțin în general.
Utilizarea scăzută a materialelor
În producția tradițională, în timpul procesului trebuie să fie îndepărtat mult material, ceea ce înseamnă că materialul nu este folosit foarte bine. Nu numai că acest lucru crește costul producției, dar risipește și resurse. De exemplu, o mulțime de metal este irosită în timp ce fac schimbătoare de căldură mari din cauza procesului de tăiere. Să scapi de deșeuri, de asemenea, pune un anumit stres asupra mediului.
Beneficiile utilizării imprimării metalice 3D pentru a face schimbătoare de căldură care funcționează bine
Opțiuni de proiectare foarte flexibile
Imprimarea metalică 3D folosește modele de computer - modele de design asistate (CAD) pentru a face schimbătoare de căldură cu practic orice formă complicată. Designerii pot face schimbătoare de căldură cu diferite structuri de canale de flux intern, în funcție de modul în care se mișcă fluidele și de cât de multă căldură trebuie schimbată. De exemplu, schimbătoarele de căldură care au canale de curgere care sunt spirale, ondulate sau ramificate pot fi făcute pentru a face procesul de flux de fluid mai turbulent, ceea ce va ridica coeficientul de transfer de căldură. De asemenea, se pot face mici umflături sau scufundări pe suprafața schimbătorului de căldură pentru a face curgerea fluidului mai neregulată și pentru a face transmiterea căldurii și mai bună.
O optimizare structurală corectă
Folosind tehnologia de imprimare metalică 3D, puteți gestiona cu precizie interiorul schimbătorului de căldură pentru a obține cel mai bun design pentru construcție. De exemplu, dimensiunea și forma canalului de flux pot fi modificate pe baza debitului fluidului și a distribuției temperaturii. Acest lucru face ca distribuția fluidului în schimbătorul de căldură să fie mai uniformă și crește eficiența transferului de căldură. Adăugarea structurilor precum aripioarele cu ac și generatoarele de vortex la porțiuni importante ale schimbătorului de căldură poate ajuta, de asemenea, la creșterea performanței locale de transfer de căldură. Imprimarea metalică 3D poate face, de asemenea, schimbătoare de căldură care sunt în întregime într -o singură piesă, ceea ce înseamnă mai puține părți care trebuie conectate, o rezistență termică mai mică și o eficiență generală mai bună a schimbului de căldură.
Rata mare de utilizare a materialelor
Imprimarea metalică 3D este un tip de producție de aditivi care face lucrurile prin stivuirea materialelor una peste alta, ceea ce face foarte puține deșeuri. Imprimarea metalică 3D poate utiliza materiale mult mai bune și mai mici costuri de producție în comparație cu metodele tradiționale de fabricație subtractivă. De exemplu, atunci când faceți schimbătoare de căldură mici, imprimarea metalică 3D poate utiliza mai mult de 90% din material, în timp ce metodele tradiționale de producție folosesc doar 50% până la 70% din material.
Tehnologie și metode importante pentru a face schimbătoare de căldură care funcționează bine
Alegerea materialelor potrivite
Cel mai important lucru pentru a face schimbătoare de căldură care funcționează bine este alegerea metalului potrivit. Oțel inoxidabil, aliaj de aluminiu, aliaj de cupru, aliaj de titan și alte metale sunt adesea folosite pentru a face imprimeuri 3D. Oțelul inoxidabil este bun pentru unele schimbătoare de căldură care trebuie să fie rezistente la coroziune și suficient de puternice pentru a menține sub stres. Aliajul de aluminiu este bun pentru unele schimbătoare de căldură care trebuie să fie ușoare și bune la efectuarea căldurii. Aliajul de cupru este unul dintre cele mai bune materiale pentru a face schimbătoare de căldură cu eficiență ridicată -, deoarece efectuează căldură foarte bine. Aliajul de titan este puternic, rezistent la coroziune și poate gestiona temperaturi ridicate. Este bun pentru schimbătoarele de căldură care funcționează în anumite condiții.
Îmbunătățirea procesului de imprimare
Alegerea parametrilor de proces potriviți pentru imprimarea metalică 3D are un efect mare asupra cât de bine funcționează schimbătoarele de căldură. De exemplu, puterea laser, viteza de scanare, grosimea stratului și metoda de scanare pot schimba densitatea, rugozitatea suprafeței și calitățile mecanice ale obiectelor tipărite. Pentru a vă asigura că schimbătorul de căldură tipărit funcționează bine, parametrii procesului de imprimare trebuie să fie optimizați în funcție de materialele alese și de cerințele de proiectare. Pentru a evita probleme precum fisurile și deformările, este important să modelăm și să studiem câmpurile de temperatură și stres în timpul procesului de imprimare.
îngrijire ulterioară
După ce sunt făcute, schimbătoarele de căldură tipărită metalică 3D trebuie să fie procesate în continuare pentru a -și îmbunătăți suprafețele și pentru a le face să funcționeze mai bine. Unele moduri comune de a posta proces - sunt tratamentul chimic, tratamentul termic și lustruirea suprafeței. Tratamentul termic poate scăpa de tensiunile reziduale care se întâmplă în timpul imprimării, să facă materialele mai organizate și mai bune; Lustruirea de suprafață poate face suprafețele schimbătorilor de căldură mai lină, facilitează curgerea fluidelor și face mai eficient transferul de căldură. Folosind substanțe chimice, puteți crea o peliculă de protecție pe suprafața schimbătorului de căldură care face mai puțin probabil să se corodeze.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3d - imprimare/3d - imprimare-engine-manifold.html