27% выше эффективность: представлен новый оптимизированный теплообменник
Теплообменники с высокой температурой являются основным компонентом систем охлаждения. Они используются в космической промышленности, производстве электроэнергии и многих других промышленных процессах. Сочетая математический метод для оптимизации топологии с аддитивной печатной группой американских инженеров создал расширенный теплообменник, который превосходит обычные структуры с точки зрения теплопередачи, мощности и плотности эффективности.
«Традиционно теплообменники протекают горячие и холодные жидкости через прямые трубы, главным образом потому, что прямые трубы легко производить», — говорит Cyan Xiaopin из Висконсинского университета. «Но прямые трубы не обязательно лучше для тепловой передачи между горячими и холодными жидкостями».
Чтобы создать конструкцию со сложной геометрией, он и его коллеги обращаются к аддитивным технологиям и удается разрабатывать каналы внутри теплообменника для холодных и горячих жидкостей, которые максимизируют теплопередачу.
Исследователи сообщили, что успех структуры является результатом предыдущих исследований для оптимизации топологии теплообменников с двумя жидкостями. Расширенная структура напечатана из металла путем селективного лазерного плавления. Снаружи оптимизированный теплообменник выглядит так же, как обычный теплообменник с прямыми каналами, но они чрезвычайно разные внутри. Новый состоит из переплетенных горячих и холодных каналов со сложной геометрией и поверхностями.
Термогидратированное тестирование нового и обычного теплообменника демонстрирует значительную разницу в производительности. Оптимизированная конструкция не только более эффективна в теплопередаче, но и достигает 27% более высокой плотности мощности. Этот второй индикатор позволяет теплообменникам быть более легким и более компактным качеством для космической промышленности.
«Оптимизация дизайна компьютера — это одно, но реальная производство и тестирование совершенно разные», — говорит Cioan. — Удивительно, что наш метод оптимизации сработал. На самом деле, мы смогли нарисовать дизайн нашего теплообменника. И благодаря экспериментальным тестам мы смогли продемонстрировать повышение эффективности нашего оптимизированного дизайна.
