Les défis rencontrés par la conception et la production traditionnelles de l'échangeur de chaleur
La complexité du design est limitée
La conception des échangeurs de chaleur traditionnels est souvent limitée par les processus de fabrication ., par exemple, lors de l'utilisation de la technologie de coulée, des canaux d'écoulement internes complexes et des microstructures sont difficiles à façonner avec précision, ce qui entraîne la conception des échangeurs de chaleur souvent limités à des formes géométriques simples et à ne pas déchiqueter complètement leurs procédés d'échange de chaleur. pour la fabrication des échangeurs de fractures, des échanges de chaleur sont des échanges traditionnels et des mèches de la luzer Les échangeurs de chaleur avec des structures d'ailettes complexes et des canaux d'écoulement optimisés, ce qui limite l'expansion de la zone d'échange de chaleur et l'amélioration de l'efficacité d'échange de chaleur .
Cycle de production long et coût élevé
The production of traditional heat exchangers involves multiple stages, from mold manufacturing, part processing to assembly, which is tedious and time-consuming. Mold manufacturing requires a significant amount of time and capital investment. For customized or small-scale production of heat exchangers, it is difficult to allocate mold costs, resulting in high product prices. In addition, traditional manufacturing processes require a large amount of Élimination des matériaux pendant le traitement, entraînant des déchets de ressources et augmentant encore les coûts de production .
Difficulté à améliorer les performances
Avec le développement de la technologie industrielle, les exigences de performance pour les échangeurs de chaleur deviennent de plus en plus élevées, comme une efficacité d'échange de chaleur plus élevée, un volume et un poids plus petits, une meilleure résistance à la corrosion, etc. réaliser dans les processus de fabrication traditionnels .
Avantages uniques de l'optimisation de la conception de l'échangeur de chaleur par l'impression en métal 3D
Réaliser une conception structurelle complexe
La technologie d'impression en métal 3D est basée sur des principes de fabrication additive et ne nécessite pas de moules complexes et d'outils de coupe ., il peut fabriquer directement des échangeurs de chaleur avec des formes géométriques complexes basées sur les modèles de conception (CAD) complexes . Structures . Par exemple, en concevant des canaux avec des structures en spirale, ondulée ou fractale, le temps de séjour et le niveau de turbulence des fluides dans les échangeurs de chaleur peuvent être augmentés, améliorant ainsi l'efficacité d'échange de chaleur . En attendant, la conception des ailerons irréguliers peut augmenter la zone d'échange de chaleur et plus éloigné de la performance d'échange de chaleur .
Optimiser la disposition des échangeurs de chaleur
En utilisant la technologie d'impression 3D en métal, la disposition des échangeurs de chaleur peut être optimisée et conçue en fonction de leurs scénarios d'application spécifiques et de leurs exigences de fonctionnement ., par exemple, dans un espace compact, des structures d'échangeurs de chaleur multicouches et multi-voies peuvent être conçues pour être entièrement limité, améliorer l'efficacité de l'échange de chaleur et la forme de l'interternage de la chaleur {{4} ». Les canaux de l'échangeur de chaleur peuvent être ajustés en fonction des caractéristiques d'écoulement et de la distribution de température du fluide, atteignant une distribution uniforme du fluide et un échange de chaleur efficace .
Conception personnalisée pour répondre aux besoins spéciaux
Différentes industries et scénarios d'application ont des exigences variables de performances et de spécifications pour les échangeurs de chaleur . La technologie d'impression 3D en métal peut facilement répondre à la conception personnalisée des échangeurs de chaleur et fabriquer rapidement des échangeurs de chaleur qui répondent aux exigences personnalisées en fonction des besoins spécifiques des clients . Par exemple, dans le domaine de l'aérospatiale, pour des échangeurs de chaleur et des limitations de volume, des sous-traitants et des limitations de volume, des sous-traitants, des pertes de chaleur strictes, des sous-traitants, des sous-traitants, des sous-traitants, des sous-échangeurs de thermos technologie; Dans l'industrie chimique, pour les échangeurs de chaleur avec des exigences de résistance à la corrosion élevées, les matériaux métalliques appropriés peuvent être sélectionnés et imprimés en 3D pour la fabrication .
Le rôle clé de l'impression 3D métallique dans l'amélioration de la production d'échangeurs de chaleur
Raccourcir le cycle de production
La production d'échangeurs de chaleur traditionnels nécessite plusieurs processus tels que la fabrication de moisissures, le traitement des pièces et l'assemblage, entraînant un long cycle de production . La technologie d'impression 3D en métal élimine les modèles CAO en 3D en équipement préliminaire pour fabriquer directement des échangeurs de chaleur . commandes, qui peuvent rapidement répondre aux besoins des clients et améliorer la compétitivité du marché de l'entreprise .
Coût de production inférieur
Bien que l'investissement initial pour l'équipement d'impression 3D en métal soit relativement élevé, son avantage de coût est évident dans la production personnalisée à petite échelle . dans les processus de fabrication traditionnels, le coût de la fabrication de moisissures et du traitement des pièces est élevé et la quantité de matériau supprimée est grande, ce qui entraîne des déchets de ressources . réduit les déchets de matériaux et abaisse les coûts de production . en outre, en raison de l'absence de moules, le coût d'investissement initial pour les produits personnalisés est considérablement réduit .
Améliorer la qualité et la cohérence des produits
La technologie d'impression en 3D métallique peut contrôler avec précision la forme géométrique et la précision dimensionnelle des échangeurs de chaleur, réduisant les erreurs et les défauts du processus de fabrication . par rapport aux processus de fabrication traditionnels, les échangeurs de chaleur fabriqués par l'impression 3D ont une qualité de surface plus élevée et une cohérence structurelle interne, assurant des performances stables et fiables de l'échangeur de chaleur {{3}, dans la même performance et fiable de l'échangeur de chaleur {{3}. La technologie peut également réaliser la fabrication intégrée d'échangeurs de chaleur, la réduction des pièces de connexion et les risques de fuite pendant l'assemblage et l'amélioration des performances globales des échangeurs de chaleur .
Un cas pratique d'optimisation de la conception et de la production d'échangeurs de chaleur par l'impression en métal 3D
champ aérospatial
Dans l'industrie aérospatiale, il existe des exigences strictes pour le poids et le volume des échangeurs de chaleur . Performances d'échange de chaleur efficaces, améliorant considérablement l'efficacité énergétique et les performances de l'avion .
Industrie chimique
Heat exchangers in the chemical industry need to have good corrosion resistance and efficient heat exchange performance. A chemical enterprise utilized metal 3D printing technology and selected corrosion-resistant stainless steel materials to manufacture a heat exchanger with complex internal flow channels and irregular fins. Compared with traditional heat exchangers, the heat exchange efficiency of this 3D printed heat exchanger has been improved by 20% . En même temps, en raison de la conception structurelle optimisée, la résistance à l'écoulement du fluide a été réduite, entraînant une consommation d'énergie plus faible ., en outre, la qualité de surface de l'échangeur de chaleur fabriqué par la durée de vie de l'échangeur de chaleur, réduisant l'adhésion du milieu corrosif et prolongeant la durée de vie de l'échangeur de chaleur {{9}