مشکل در ساخت مبدل های حرارتی کلاسیک
آزادی محدود در طراحی
ریخته گری ، جوشکاری و برازلینگ برخی از روشهای اساسی که مبدل های حرارتی سنتی ساخته می شوند. این تکنیک ها با ایجاد اشکال هندسی پیچیده ، مانند گرفتن معماری کانال های پیچیده داخلی ، عرض کانال های کوچک و ویژگی های سطح منحصر به فرد ، مشکل زیادی دارند. به عنوان مثال ، نحوه چیدمان بسته های لوله و شکل کانال های جریان در داخل لوله های موجود در پوسته و مبدل حرارتی لوله توسط فناوری پردازش محدود است. این امر طراحی آنها را به بهترین روش بر اساس ویژگی های جریان سیال دشوار می کند ، که باعث می شود بهبود کارآیی انتقال حرارت حتی بیشتر باشد.
مشکلات بهینه سازی ساختارها
برای بهتر شدن مبدل حرارتی ، ساختار آن باید بهبود یابد. به عنوان مثال ، منطقه انتقال حرارت باید بزرگتر باشد و وضعیت جریان مایعات باید بهتر باشد. اما ساخت مبدل های حرارتی با ساختارهای داخلی پیچیده با استفاده از روشهای سنتی نه تنها گران است بلکه مدت زمان زیادی نیز طول می کشد. به عنوان مثال ، ساختار باله یک مبدل حرارتی باله صفحه می تواند منطقه انتقال حرارت را بزرگتر کند ، اما مدیریت شکل و فاصله باله ها به درستی با روش های تولید معمولی دشوار است. این باعث می شود که مبدل حرارتی در کل کمتر کار کند.
کم مصرف از مواد
در تولید سنتی ، بسیاری از مواد باید در طی فرایند حذف شوند ، به این معنی که از این مواد خیلی خوب استفاده نمی شود. این نه تنها هزینه تولید را افزایش می دهد بلکه منابع را نیز هدر می دهد. به عنوان مثال ، بسیاری از فلز در هنگام تهیه مبدل های حرارتی بزرگ به دلیل فرآیند برش هدر می روند. خلاص شدن از شر مواد زاید نیز استرس بر محیط زیست ایجاد می کند.
مزایای استفاده از چاپ سه بعدی فلزی برای ایجاد مبدلهای حرارتی که به خوبی کار می کنند
گزینه های طراحی بسیار انعطاف پذیر
چاپ سه بعدی فلزی از مدلهای طراحی کمک شده (CAD) از رایانه- استفاده می کند تا مبدل های حرارتی را با هر شکل پیچیده ای انجام دهد. طراحان می توانند بسته به نحوه حرکت مایعات و میزان تبادل گرما ، مبدل های حرارتی را با ساختارهای مختلف کانال داخلی ایجاد کنند. به عنوان مثال ، مبدل های حرارتی که دارای کانال های جریان هستند که مارپیچ ، موج دار یا شاخه ای هستند می توانند برای ایجاد فرآیند جریان سیال آشفته تر شوند و این باعث افزایش ضریب انتقال حرارت می شود. همچنین می توان برآمدگی های کمی یا غوطه وری را روی سطح مبدل حرارتی انجام داد تا جریان سیال نامنظم تر شود و انتقال گرما را حتی بهتر کند.
بهینه سازی ساختاری صحیح
با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی فلزی ، شما می توانید دقیقاً داخل مبدل حرارتی را مدیریت کنید تا بهترین طراحی را برای ساخت و ساز بدست آورید. به عنوان مثال ، اندازه و شکل کانال جریان را می توان بر اساس سرعت جریان و توزیع دمای مایع تغییر داد. این امر باعث می شود توزیع مایع در مبدل حرارتی یکنواخت بیشتر شود و کارایی انتقال حرارت را افزایش می دهد. افزودن سازه هایی مانند باله های سوزن و ژنراتورهای گرداب به بخش های مهم مبدل حرارتی همچنین می تواند به افزایش عملکرد انتقال حرارت محلی کمک کند. چاپ سه بعدی فلزی همچنین می تواند مبدل های حرارتی را کاملاً در یک قطعه ایجاد کند ، به این معنی که قطعات کمتری که نیاز به اتصال ، مقاومت در برابر حرارتی کمتری دارند و بهره وری کلی تبادل گرما بهتر است.
میزان بالای استفاده از مواد
چاپ سه بعدی فلزی نوعی تولید افزودنی است که با جمع کردن مواد در بالای یکدیگر ، چیزها را ایجاد می کند و این باعث می شود زباله های بسیار کمی ایجاد شود. چاپ سه بعدی فلزی می تواند از مواد به مراتب بهتر و پایین تر تولید در مقایسه با روشهای تولید سنتی تفریق استفاده کند. به عنوان مثال ، هنگام تهیه مبدل های حرارتی کوچک ، چاپ سه بعدی فلزی می تواند بیش از 90 ٪ از مواد را استفاده کند ، در حالی که روش های تولید سنتی فقط از 50 ٪ تا 70 ٪ از مواد استفاده می کنند.
فناوری و روشهای مهم برای ساخت مبدل های حرارتی که به خوبی کار می کنند
انتخاب مواد مناسب
مهمترین چیز برای ساخت مبدل های حرارتی که به خوبی کار می کنند ، انتخاب فلز مناسب است. فولاد ضد زنگ ، آلیاژ آلومینیوم ، آلیاژ مس ، آلیاژ تیتانیوم و سایر فلزات اغلب برای تهیه چاپ سه بعدی استفاده می شود. فولاد ضد زنگ برای برخی از مبدل های حرارتی که باید در برابر خوردگی مقاوم باشند و به اندازه کافی قوی برای نگه داشتن تحت استرس باشد ، مناسب است. آلیاژ آلومینیوم برای برخی از مبدل های حرارتی که نیاز به سبک و خوب در انجام گرما دارند مناسب است. آلیاژ مس یکی از بهترین مواد برای ساخت مبدل های حرارتی با بهره وری بالا- است زیرا گرما را به خوبی انجام می دهد. آلیاژ تیتانیوم قوی ، مقاوم در برابر خوردگی است و می تواند دمای بالایی را تحمل کند. برای مبدل های حرارتی که تحت شرایط خاصی کار می کنند ، مفید است.
بهبود روند چاپ
انتخاب پارامترهای فرآیند مناسب برای چاپ سه بعدی فلزی تأثیر زیادی در نحوه عملکرد مبدل های حرارتی دارد. به عنوان مثال ، قدرت لیزر ، سرعت اسکن ، ضخامت لایه و روش اسکن همه می تواند چگالی ، زبری سطح و خصوصیات مکانیکی اشیاء چاپی را تغییر دهد. برای اطمینان از اینکه مبدل حرارتی چاپی به خوبی کار می کند ، بسته به مواد انتخاب شده و الزامات طراحی باید پارامترهای فرآیند چاپ بهینه شود. برای جلوگیری از مشکلاتی مانند ترک و تغییر شکل ، مدل سازی و مطالعه زمینه های دما و استرس در طی فرآیند چاپ نیز مهم است.
مراقبت
پس از ساخت آنها ، مبدلهای حرارتی چاپی سه بعدی فلز معمولاً باید بیشتر پردازش شوند تا سطوح آنها بهتر شود و باعث بهتر شدن آنها شود. برخی از روشهای متداول برای ارسال فرآیند - درمان شیمیایی ، عملیات حرارتی و صیقل دادن به سطح است. عملیات حرارتی می تواند از فشارهای باقیمانده ای که در هنگام چاپ اتفاق می افتد خلاص شود ، باعث می شود مواد سازمان یافته تر و بهتر شوند. جلا دادن سطح می تواند سطوح مبدل های حرارتی را نرم تر کند ، جریان مایعات را آسان تر کرده و انتقال حرارت را کارآمدتر می کند. با استفاده از مواد شیمیایی ، می توانید یک فیلم محافظ بر روی سطح مبدل حرارتی ایجاد کنید که باعث می شود که احتمال ابتلا به آن کمتر شود.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3d- چاپ/3D- چاپ-Engine-manifold.html