Опалення та водопостачання Для создания сверхкомпактных теплообменников большой мощности в университете штата Иллинойс в Урбана-Шампани, США, используют оптимизированную топологию и технологию металлического 3D-печати.
Теплообменники используются в большинстве базовых отраслей промышленности – включая энергетику, водоподготовку, транспорт, строительство, электронные, химические, нефтехимические производства, сельское хозяйство, пищевую и аэрокосмическую промышленность. Теплообменники передают тепловую энергию с одной среды в другую и значительно влияют на энергоэффективность многих процессов и существенно определяют КПД устройств.
В течение десятилетий конструкции теплообменников остаются относительно неизменными. Последние достижения в области металлического 3D-печати позволяют изготавливать трехмерные конструкции теплообменников, которые ранее считались невозможными. Эти невиданные и инновационные конструкции работают значительно эффективнее по сравнению с традиционными, но требуют специальных программных средств, методов проектирования и собственно технологии для производства высокопроизводительных устройств.
«Мы разработали программное обеспечение для оптимизации формы для создания высокопроизводительного теплообменника», – доложил Уильям Кинг, профессор механических наук и инженерии в Инженерном колледже Грейнджер и руководитель совместного исследования. «Новое программное обеспечение позволяет нам создавать новые изделия с 3D-дизайном, значительно отличаются и лучше, чем обычные».
Команда усовершенствовала теплообменник, известного как теплообменник «трубка в трубке», где одна трубка вложена внутрь другой трубки. Такие трубчатые теплообменники обычно применяются в производстве питьевой воды и для энергетических установок. Используя комбинацию программного обеспечения для оптимизации формы и связанного с ним 3D-производства, исследователи добавили лопасти (или «плавники») внутри труб, изготовить которые можно только с помощью прямого 3D-печати на металле.
«Мы разработали, изготовили и испытали оптимизирован теплообменник типа« трубка в трубке ». Наш оптимизированный теплообменник имеет примерно в 20 раз большую объемную плотность мощности, чем в существующих современных коммерческих устройствах типа «трубка в трубке», – сказал Ненад Милькович, доцент кафедры механических наук и инженерии и руководитель совместного исследования колледжа Грейнджер и университета штата Иллинойс. «Благодаря миллиардам теплообменников, которые сегодня используются во всем мире, спрос на компактные и эффективные теплообменники безостановочно растет, особенно в тех отраслях промышленности, где размер и масса теплообменника существенно влияют на производительность, диапазон и стоимость приборов и установок».
Новый подход и технология 3D-печати на металле может значительно улучшить эффективность теплообменников для устройств, используемых в различных сферах отрасли HVAC, особенно для отопления / охлаждения и кондиционирования, и уменьшить их размеры.
Источник: Университет штата Иллинойс