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避免焊接,更薄,看3D打印平行流換熱器歧管的優勢幾何?

http://www.b2b.hc360.com 中國金屬加工網 信息來源:Author發布時間:2019年09月16日瀏覽:271

通常,熱交換器的設計必須考慮各種因素。例如,結垢可能導致壓降增加和傳熱速率降低,這會對熱交換器效率產生不利影響。此外,熱交換器可能受到高速流體(氣體或液體)流動的影響,顆粒負載會提高系統某些區域的磨損率。當熱交換器在升高的溫度下操作時,侵蝕問題會加劇。類似地,通過熱交換器的流體可能含有酸或其他腐蝕性物質,甚至在升高的溫度下甚至會使熱交換器的內部降解腐蝕掉。

對于平行流熱交換器,流體可以彼此平行或反平行地流動(即,并流逆流),這減少了熱交換器內流體停滯的可能性。

并且利用平行流,熱交換器可以在一個維度上膨脹(即,增加長度同時保持寬度相同)以增加傳熱面積,從而最小化對壓力和速度的影響。

當然歧管還可以包括多個通道,舉例來說第四個方向不同于另外三個方向,通過這種方式,歧管能夠使來自三個不同流體源的流體在熱交換器內平行流動。

▲熱交換器的歧管透視圖

來源:US 10401096B2

為了進一步最小化停滯的可能性并保持高流速,流體進入歧管的方式可包括一組擴散器以適當地引導流動。3D打印用于制造熱交換器中的歧管,不需要專業焊接或其他復雜的制造方式,并可以應用不同的曲率半徑,

而在操作溫度和耐腐蝕性方面,可以選擇253MA不銹鋼或Incolnel鎳基合金等金屬材料,熱交換器可在高溫、高腐蝕性環境中連續運行。此外,為了控制熱膨脹問題,表面必須是薄壁的,3D打印為薄壁結構的制造提供了可行性。

總體來說,美國能源技術研究所通過3D打印平行流熱交換器的歧管,可接收多個熱流體源和單個相對冷的流體源,使得熱量從熱流體傳遞到相對冷的流體。3D打印避免了焊接的需求,并且使得歧管實現薄壁結構。

根據3D科學谷的市場觀察,面向下一代的熱交換器制造,不少公司已經進行了戰略性的布局,其中2019年GE宣布與馬里蘭大學和橡樹嶺國家實驗室合作研發UPHEAT超高性能換熱器,在兩年半內完成開發計劃,實現更高效的能量轉換和更低的排放。GE希望新型換熱器將在超過900°C的溫度和高于250 bar的壓力下運行,超臨界CO2動力循環的熱效率提高4%,在提高動力輸出的同時減少排放。

▲3D打印的熱交換器

來源:TEMISTh

而另外一個項目,AddUp,Sogeclair和TEMISTh合作的HEWAM項目,開發的Inconel 718材料熱交換器,確保薄壁(

換熱器與散熱器對設備可以長效穩定運行起到了關鍵的作用,3D打印用于換熱器和散熱器的制造滿足了產品趨向緊湊型、高效性、模塊化、多材料的發展趨勢。特別是用于異形、結構一體化、薄壁、薄型翅片、微通道、十分復雜的形狀、點陣結構等加工,3D打印具有傳統制造技術不具備的優勢。更多信息,請參考3D科學谷發布的《3D打印與換熱器及散熱器應用白皮書》。

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