Các vấn đề với việc tạo ra bộ trao đổi nhiệt cổ điển
Tự do hạn chế trong thiết kế
Đúc, hàn và hàn là một số cách cơ bản mà các bộ trao đổi nhiệt truyền thống được thực hiện. Những kỹ thuật này có rất nhiều rắc rối khi tạo ra các hình dạng hình học phức tạp, như có được kiến trúc kênh phức tạp bên trong, chiều rộng kênh nhỏ và các tính năng bề mặt độc đáo. Ví dụ, cách các bó ống được sắp xếp và hình dạng của các kênh dòng chảy bên trong các ống trong các bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống bị giới hạn bởi công nghệ xử lý. Điều này làm cho bạn khó thiết kế chúng theo cách tốt nhất dựa trên các đặc tính dòng chảy của chất lỏng, điều này khiến cho việc cải thiện hiệu quả truyền nhiệt hơn nữa.
Các vấn đề với việc tối ưu hóa cấu trúc
Để làm cho bộ trao đổi nhiệt hoạt động tốt hơn, cấu trúc của nó cần được cải thiện. Ví dụ, khu vực truyền nhiệt cần phải lớn hơn và trạng thái dòng chảy của chất lỏng cần phải tốt hơn. Nhưng làm cho các bộ trao đổi nhiệt với các cấu trúc bên trong phức tạp sử dụng các phương pháp truyền thống không chỉ đắt tiền mà còn mất nhiều thời gian. Ví dụ, cấu trúc vây của bộ trao đổi nhiệt Fin Fin có thể làm cho diện tích truyền nhiệt lớn hơn, nhưng thật khó để quản lý hình dạng và khoảng cách của vây một cách chính xác bằng các phương pháp sản xuất điển hình. Điều này làm cho bộ trao đổi nhiệt làm việc ít hơn tổng thể.
Sử dụng vật liệu thấp
Trong sản xuất truyền thống, rất nhiều vật liệu phải được loại bỏ trong quá trình, điều đó có nghĩa là vật liệu không được sử dụng tốt lắm. Điều này không chỉ làm tăng chi phí sản xuất, mà còn lãng phí tài nguyên. Ví dụ, rất nhiều kim loại bị lãng phí trong khi làm bộ trao đổi nhiệt lớn vì quá trình cắt. Loại bỏ các vật liệu chất thải cũng gây ra một số căng thẳng cho môi trường.
Những lợi ích của việc sử dụng in 3D kim loại để tạo ra các bộ trao đổi nhiệt hoạt động tốt
Tùy chọn thiết kế rất linh hoạt
In metal 3D sử dụng máy tính - Các mô hình thiết kế hỗ trợ (CAD) để tạo các bộ trao đổi nhiệt với thực tế có hình dạng phức tạp. Các nhà thiết kế có thể làm cho các bộ trao đổi nhiệt với các cấu trúc kênh dòng chảy bên trong khác nhau tùy thuộc vào cách thức chất lỏng di chuyển và lượng nhiệt phải được trao đổi. Ví dụ, các bộ trao đổi nhiệt có các kênh dòng chảy xoắn ốc, lượn sóng hoặc phân nhánh có thể được thực hiện để làm cho quá trình dòng chất lỏng trở nên hỗn loạn hơn, sẽ làm tăng hệ số truyền nhiệt. Ngoài ra, những vết sưng nhỏ hoặc DIP có thể được thực hiện trên bề mặt của bộ trao đổi nhiệt để làm cho dòng chất lỏng không đều hơn và làm cho truyền nhiệt thậm chí còn tốt hơn.
Tối ưu hóa cấu trúc chính xác
Sử dụng công nghệ in 3D kim loại, bạn có thể quản lý chính xác bên trong bộ trao đổi nhiệt để có được thiết kế tốt nhất cho việc xây dựng. Ví dụ, kích thước và hình dạng của kênh dòng chảy có thể được thay đổi dựa trên tốc độ dòng chảy và phân phối nhiệt độ của chất lỏng. Điều này làm cho sự phân phối của chất lỏng trong bộ trao đổi nhiệt đồng đều hơn và tăng hiệu quả truyền nhiệt. Thêm các cấu trúc như vây kim và máy tạo xoáy vào các phần quan trọng của bộ trao đổi nhiệt cũng có thể giúp tăng hiệu suất truyền nhiệt cục bộ. In 3D kim loại cũng có thể tạo ra các bộ trao đổi nhiệt hoàn toàn thành một mảnh, điều đó có nghĩa là ít phần hơn cần được kết nối, ít điện trở nhiệt và hiệu quả trao đổi nhiệt tổng thể tốt hơn.
Tỷ lệ sử dụng vật liệu cao
In 3D kim loại là một loại sản xuất phụ gia làm cho mọi thứ bằng cách xếp các vật liệu lên nhau, điều này gây ra rất ít chất thải. In 3D kim loại có thể sử dụng vật liệu tốt hơn và chi phí sản xuất tốt hơn nhiều so với các phương pháp sản xuất trừ truyền thống. Ví dụ, khi tạo ra các bộ trao đổi nhiệt nhỏ, in 3D kim loại có thể sử dụng hơn 90% vật liệu, trong khi các phương pháp sản xuất truyền thống chỉ sử dụng 50% đến 70% vật liệu.
Công nghệ và phương pháp quan trọng để tạo ra các bộ trao đổi nhiệt hoạt động tốt
Chọn đúng vật liệu
Điều quan trọng nhất để chế tạo các bộ trao đổi nhiệt hoạt động tốt là chọn đúng kim loại. Thép không gỉ, hợp kim nhôm, hợp kim đồng, hợp kim titan và các kim loại khác thường được sử dụng để tạo ra các bản in 3D. Thép không gỉ là tốt cho một số bộ trao đổi nhiệt cần phải chống ăn mòn và đủ mạnh để giữ căng thẳng. Hợp kim nhôm là tốt cho một số bộ trao đổi nhiệt cần phải nhẹ và tốt trong việc dẫn nhiệt. Hợp kim đồng là một trong những vật liệu tốt nhất để tạo ra các bộ trao đổi nhiệt hiệu quả- cao vì nó dẫn nhiệt rất tốt. Hợp kim titan mạnh, chống ăn mòn và có thể xử lý nhiệt độ cao. Nó là tốt cho các bộ trao đổi nhiệt hoạt động trong một số điều kiện nhất định.
Cải thiện quá trình in
Chọn các thông số quy trình phù hợp cho in 3D kim loại có ảnh hưởng lớn đến việc trao đổi nhiệt hoạt động tốt như thế nào. Ví dụ, công suất laser, tốc độ quét, độ dày lớp và phương pháp quét đều có thể thay đổi mật độ, độ nhám bề mặt và chất lượng cơ học của các đối tượng in. Để đảm bảo rằng bộ trao đổi nhiệt được in hoạt động tốt, các tham số quy trình in phải được tối ưu hóa tùy thuộc vào các vật liệu được chọn và các yêu cầu thiết kế. Để tránh các vấn đề như các vết nứt và biến dạng, điều quan trọng là mô hình hóa và nghiên cứu các trường nhiệt độ và ứng suất trong quá trình in.
chăm sóc sau
Sau khi chúng được chế tạo, các bộ trao đổi nhiệt in 3D kim loại thường cần được xử lý thêm để làm cho bề mặt của chúng tốt hơn và làm cho chúng hoạt động tốt hơn. Một số cách phổ biến để đăng - là xử lý hóa học, xử lý nhiệt và đánh bóng bề mặt. Điều trị nhiệt có thể thoát khỏi các ứng suất dư xảy ra trong quá trình in, làm cho vật liệu được tổ chức hơn và tốt hơn; Đánh bóng bề mặt có thể làm cho các bề mặt của các bộ trao đổi nhiệt mịn hơn, giúp chất lỏng chảy dễ dàng hơn và làm cho truyền nhiệt hiệu quả hơn. Bằng cách sử dụng hóa chất, bạn có thể tạo một màng bảo vệ trên bề mặt bộ trao đổi nhiệt khiến nó ít có khả năng ăn mòn.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3D - in/3D - in in-menifold.html