研究人员利用3D打印优化热交换器

全球有数十亿台热交换器正在使用中。这些旨在在不同流体之间传递热量的设备在许多多样化和普遍的应用中发挥着关键作用。它们存在于各种各样的系统中，从供暖、通风和空调系统，到冰箱、汽车、轮船和飞机。此外，这些交换器也存在于日常物品中，例如手机、数据中心、甚至炼油厂。

根据伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校最近进行的研究，由Bill King和Nenad Miljkovic领导的团队及其同事正在彻底改变热交换器的设计。由于3D打印的使用，这项工作将有可能提高这些设备的效率和性能。让我们仔细看看这项技术进步的各个方面。

左边是机械科学与工程、电气工程和材料科学系教授兼拉尔夫·安德森主席比尔·金(Bill King)。右边为机械科学与工程及电气工程教授Nenad Miljkovic。

热交换器3D打印

该项目首席教授、伊利诺伊大学比尔·金表示，热交换器的发展已经停滞了几十年。他指出，从设计和机械结构来看，这些设备与30年前开发的设备几乎完全相同。热交换器的设计基于三个基本标准之间的平衡：热效率、传递热量所需的努力以及设备的尺寸。然而，传统制造工艺由于其局限性而无法充分利用这些标准，从而阻碍了实现最佳形状和结构。Bill  King解释道：“如果你可以拥有任何形状，它可能就不是现有热交换器技术所代表的形状。”

“得益于增材制造技术，我们可以设计出各种形状，甚至是传统制造方法无法实现的无限复杂的配置。这使我们能够开发复杂的三维几何形状，其中大通道促进流体循环，而小通道则经过优化以实现更高效的热传递。”简而言之，这项技术为创新设计开辟了道路，允许以新的方式操纵和优化流体流动。该团队开发了一种3D打印双相热交换器。该系统允许制冷剂从蒸汽变成液体，同时将其热量传递给冷却水。由于其复杂的3D几何形状，与同等功率的传统设计相比，该交换器可将热传递率提高30%至50%。

创造更高效的两相热交换器对于开发更高效的能源系统至关重要。通过3D打印，可以提高功率密度，同时减少设备的质量和体积。

编译整理：3dnatives