2021年9月22日，伊利諾伊大學(xué)利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了下一代超小型熱交換器，實現(xiàn)了高達(dá)2000%的性能提升。為了設(shè)計出創(chuàng)新的幾何形狀，工程師們開發(fā)了具有拓?fù)鋬?yōu)化功能的三維熱交換器設(shè)計軟件。這款軟件專門用于優(yōu)化現(xiàn)有的熱交換器設(shè)計，以最大限度地提高傳熱，同時最大限度地減少零件重量，這可能對能源、電子和航空航天等行業(yè)產(chǎn)生重大影響。機(jī)械科學(xué)與工程教授William King說："我們開發(fā)了形狀優(yōu)化軟件來設(shè)計高性能的熱交換器，軟件使我們能夠識別出與傳統(tǒng)設(shè)計明顯不同且更好的3D設(shè)計。"
美國企業(yè)集團(tuán)GE的研發(fā)部門GE Research已經(jīng)成功地在高達(dá)900°C的溫度下測試了一種新型3D打印熱交換器原型。與馬里蘭大學(xué)和橡樹嶺國家實驗室（ORNL）一起設(shè)計的GE Research的次規(guī)模熱調(diào)節(jié)裝置具有獨特的葡萄狀幾何形狀，使其具有極端的耐熱和耐壓性能?，F(xiàn)在已經(jīng)通過了初步試驗，其溫度超過了目前最先進(jìn)的設(shè)備的能力，超過了200°C，通用電氣研究公司表示，其原型可以在能源部門找到應(yīng)用，"在現(xiàn)有和下一代發(fā)電廠和噴氣發(fā)動機(jī)平臺上實現(xiàn)更清潔、更有效的發(fā)電"。
增材制造提供了傳統(tǒng)制造技術(shù)無法提供的設(shè)計自由，但可實現(xiàn)的壁厚有限。由于成本原因，典型的熱交換器由鋁制成。盡管銅會是更好的選擇，因為它具有更高的導(dǎo)熱性。本期，通過EOS的案例來領(lǐng)略3D 打印提高銅金屬熱交換器性能。
結(jié)合3D打印熱交換器的踐行者Conflux Technology的發(fā)展，分享了3D打印熱交換器應(yīng)用中存在的基本注意事項，其中談到了3D打印熱交換器產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證中存在的挑戰(zhàn)。本期，我們將繼續(xù)結(jié)合Conflux的實踐，探討3D打印熱交換器制造的資格與認(rèn)證問題。
熱交換器非常適合通過增材制造的方式來制造，不過一個吸引人的或創(chuàng)成式式的設(shè)計本身往往是不夠的。據(jù)了解，這其中還包括對傳熱/流體力學(xué)的基本原理的掌握，對熱流體模擬仿真和AM-增材制造過程的深刻理解和結(jié)合，這是取得令人信服的競爭性結(jié)果所必需的。
長期以來，傳統(tǒng)的建模方式和無法實現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀的制造工藝，制約著熱交換器設(shè)計與效率的突破，而面向增材制造的高性能復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，以及高強(qiáng)度鋁合金3D打印材料，為熱交換器設(shè)計的突破帶來了新的可能性。
關(guān)于3D打印集成熱交換功能的殼體，此前曾分享過GE開發(fā)的一種齒輪箱，是一個包括具有多個內(nèi)腔的殼體。在腔室內(nèi)的多個壁中附加制造了熱交換器，這樣的熱交換器包括多個熱交換通道。近日，聯(lián)合技術(shù)公司-UTC的3D打印具有集成熱交換功能的輕量化殼體專利獲批，UTC的這項專利提供了用于生產(chǎn)輕質(zhì)，低成本組件的方法。
熱交換器正在發(fā)生變革，下一代換熱器與散熱器正在來臨。熱交換器被用于許多系統(tǒng)中，從汽車到空調(diào)單元到先進(jìn)熱處理系統(tǒng)中的能量回收裝置。本期，魔猴網(wǎng)特別分享美國能源技術(shù)研究所通過3D打印平行流換熱器應(yīng)用方面的進(jìn)展。
GE開發(fā)了新型的熱交換器，這種熱交換器是通過3D打印-3D打印方式來制造的。該熱交換器包括多個3D打印方法，使流體通道尺寸較小，具有較薄的壁而形成的流體通路，以及具有錯綜復(fù)雜的形狀，這些熱交換器使用先前傳統(tǒng)的制造方法沒有辦法制造出來。
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