Для створення надкомпактних теплообмінників великої потужності в університеті штату Іллінойс в Урбана-Шампані, США, використовують оптимізовану топологію та технологію металевого 3D-друку
Теплообмінники використовуються у більшості базових галузей промисловості – включаючи енергетику, водопідготовку, виробництво, транспорт, будівництво, електронні, хімічні, нафтохімічні виробництва, сільське господарство, харчову та аерокосмічну промисловість – теплообмінники передають теплову енергію з одного середовища в інше та значно впливають на енергоефективність багатьох процесів та суттєво визначають ККД пристроїв.
Протягом десятиліть конструкції теплообмінників залишаються відносно незмінними. Останні досягнення у сфері металевого 3D-друку дозволяють виготовляти тривимірні конструкції теплообмінників, які раніше вважалися неможливими. Ці небачені та інноваційні конструкції працюють значно ефективніше порівняно із традиційними, але вимагають спеціальних програмних засобів, методів проектування та власне технології для виробництва високопродуктивних пристроїв.
«Ми розробили програмне забезпечення для оптимізації форми для створення високопродуктивного теплообмінника», – доповів Вільям Кінг, професор механічних наук та інженерії в Інженерному коледжі Грейнджер та керівник спільного дослідження. «Нове програмне забезпечення дозволяє нам створювати нові вироби з 3D-дизайном, які значно відрізняються і кращі, ніж звичайні».
Фото: Комп'ютерне томографічне рентгенівське зображення теплообмінника типу «трубка в трубці». Колір вказує лопаті, що омиваються гарячою рідиною (червона) у зовнішній трубці або холодною рідиною (синя) у внутрішній трубці
Команда вдосконалила теплообмінник, відомого як теплообмінник «трубка в трубці», де одна трубка вкладена всередину іншої трубки. Такі трубчасті теплообмінники зазвичай застосовуються в виробництві питної води та для енергетичних установок. Використовуючи комбінацію програмного забезпечення для оптимізації форми та пов’язаного з ним 3D-виробництва, дослідники додали лопаті (або «плавники») всередині труб, виготовити які можливо лише за допомогою прямого 3D-друку на металі.
«Ми розробили, виготовили та випробували оптимізований теплообмінник типу «трубка в трубці». Наш оптимізований теплообмінник має приблизно в 20 разів більшу об'ємну щільність потужності, ніж у існуючих сучасних комерційних пристроях типу «трубка в трубці», – сказав Ненад Мількович, доцент кафедри механічних наук та інженерії та керівник спільного дослідження коледжу Грейнджер та університету штату Іллінойс. «Завдяки мільярдам теплообмінників, які сьогодні використовуються у всьому світі, попит на компактні та ефективні теплообмінники неспинно зростає, особливо в тих галузях промисловості, де розмір та маса теплообмінника істотно впливають на продуктивність, діапазон та вартість приладів та установок».
Новий підхід та технологія 3D-друку на металі може значно покращити ефективність теплообмінників для пристроїв, що використовуються у різних сферах галузі HVAC, особливо для опалення / охолодження та кондиціонування, та зменшити їх розміри.
Джерело: Університет штату Іллінойс
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 2 236 / 2021-09-23 16:15:27
