Problemas para hacer intercambiadores de calor clásicos
Libertad limitada en diseño
La fundición, la soldadura y la soldadura son algunas de las formas básicas en que se hacen intercambiadores de calor tradicionales. Estas técnicas tienen muchos problemas para hacer formas geométricas complicadas, como obtener arquitecturas de canales de complejos interiores, anchos de canales pequeños y características de superficie únicas. Por ejemplo, la forma en que se organizan los paquetes de tubo y la forma de los canales de flujo dentro de los tubos en los intercambiadores de calor de la cáscara y el tubo está limitada por la tecnología de procesamiento. Esto hace que sea difícil diseñarlos de la mejor manera en función de las características de flujo del fluido, lo que hace que sea difícil mejorar aún más la eficiencia de la transferencia de calor.
Problemas para optimizar estructuras
Para que el intercambiador de calor funcione mejor, su estructura debe mejorarse. Por ejemplo, el área de transferencia de calor debe ser más grande y el estado de flujo del fluido debe ser mejor. Pero hacer intercambiadores de calor con estructuras internas complicadas utilizando métodos tradicionales no solo es costoso, sino que también lleva mucho tiempo. Por ejemplo, la estructura de la aleta de un intercambiador de calor de aleta de placa puede hacer que el área de transferencia de calor sea más grande, pero es difícil manejar la forma y el espacio de las aletas correctamente con los métodos de fabricación típicos. Esto hace que el intercambiador de calor funcione menos bien en general.
Bajo uso de materiales
En la producción tradicional, se debe eliminar mucho material durante el proceso, lo que significa que el material no se usa muy bien. Esto no solo aumenta el costo de producción, sino que también desperdicia recursos. Por ejemplo, se desperdicia mucho metal al hacer grandes intercambiadores de calor debido al proceso de corte. Deshacerse de los materiales de desecho también pone algo de estrés en el medio ambiente.
Los beneficios de usar impresión 3D de metal para hacer intercambiadores de calor que funcionan bien
Opciones de diseño muy flexibles
La impresión 3D de metal utiliza modelos de diseño asistido por computadora (}}} para hacer intercambiadores de calor con prácticamente cualquier forma complicada. Los diseñadores pueden hacer intercambiadores de calor con diferentes estructuras de canales de flujo interno dependiendo de cómo se muevan los fluidos y cuánto calor se debe intercambiar. Por ejemplo, los intercambiadores de calor que tienen canales de flujo que son espirales, ondulados o ramificados se pueden hacer para que el proceso de flujo de fluido sea más turbulento, lo que elevará el coeficiente de transferencia de calor. Además, se pueden hacer pequeñas protuberancias o salsas en la superficie del intercambiador de calor para que el flujo de fluido sea más irregular y hacer que la transmisión de calor sea aún mejor.
Optimización estructural correcta
Usando la tecnología de impresión 3D de metal, puede administrar con precisión el interior del intercambiador de calor para obtener el mejor diseño para la construcción. Por ejemplo, el tamaño y la forma del canal de flujo se pueden cambiar en función de la velocidad de flujo y la distribución de temperatura del fluido. Esto hace que la distribución del fluido en el intercambiador de calor sea más uniforme y aumenta la eficiencia de la transferencia de calor. Agregar estructuras como aletas de agujas y generadores de vórtice a porciones importantes del intercambiador de calor también puede ayudar a aumentar el rendimiento de la transferencia de calor local. La impresión 3D de metal también puede hacer intercambiadores de calor que están completamente en una sola pieza, lo que significa menos piezas que deben estar conectadas, menos resistencia térmica y una mejor eficiencia general de intercambio de calor.
Alta tasa de uso de materiales
La impresión 3D de metal es un tipo de fabricación aditiva que hace las cosas apilando materiales uno encima del otro, lo que hace muy pocos desechos. La impresión 3D de metal puede usar materiales mucho mejor y menores costos de producción en comparación con los métodos tradicionales de fabricación sustractiva. Por ejemplo, al hacer pequeños intercambiadores de calor, la impresión 3D de metal puede usar más del 90% del material, mientras que los métodos de producción tradicionales solo usan del 50% al 70% del material.
Tecnología y métodos importantes para hacer intercambiadores de calor que funcionan bien
Elegir los materiales correctos
Lo más importante para hacer intercambiadores de calor que funcionan bien es elegir el metal adecuado. El acero inoxidable, la aleación de aluminio, la aleación de cobre, la aleación de titanio y otros metales a menudo se usan para hacer impresiones en 3D. El acero inoxidable es bueno para algunos intercambiadores de calor que necesitan ser resistentes a la corrosión y lo suficientemente fuerte como para mantenerse bajo estrés. La aleación de aluminio es buena para algunos intercambiadores de calor que necesitan ser ligeros y buenos para realizar calor. La aleación de cobre es uno de los mejores materiales para hacer que los intercambiadores de calor de eficiencia altos, ya que realiza muy bien el calor. La aleación de titanio es fuerte, resistente a la corrosión y puede manejar altas temperaturas. Es bueno para los intercambiadores de calor que funcionan bajo ciertas condiciones.
Mejora del proceso de impresión
Elegir los parámetros del proceso correctos para la impresión 3D de metal tiene un gran efecto en qué tan bien funcionan los intercambiadores de calor. Por ejemplo, la potencia del láser, la velocidad de escaneo, el grosor de la capa y el método de escaneo pueden cambiar la densidad, la rugosidad de la superficie y las cualidades mecánicas de los objetos impresos. Para asegurarse de que el intercambiador de calor impreso funcione bien, los parámetros del proceso de impresión deben optimizarse dependiendo de los materiales elegidos y los requisitos de diseño. Para evitar problemas como grietas y deformaciones, también es importante modelar y estudiar los campos de temperatura y estrés durante el proceso de impresión.
cuidado por los convalecientes
Después de que se hacen, los intercambiadores de calor impresos en 3D de metal generalmente deben procesarse aún más para mejorar sus superficies y hacer que funcionen mejor. Algunas formas comunes de publicar el proceso - son el tratamiento químico, el tratamiento térmico y el pulido de la superficie. El tratamiento térmico puede eliminar las tensiones residuales que ocurren durante la impresión, hacer que los materiales sean más organizados y mejores; El pulido de la superficie puede hacer que las superficies de intercambiadores de calor sean más suaves, faciliten que fluyan los fluidos y haga que la transferencia de calor sea más eficiente. Al usar productos químicos, puede crear una película protectora en la superficie del intercambiador de calor que hace que sea menos probable que se corrova.
https: //www.china - 3dprinting.com/metal - 3D - impresión/3d - Impresión-motor-manifold.html