ÉTATS-UNIS – recherche révolutionnaire impliquant la dernière technologie en matière d’impression de métal 3D et l’imagerie neutronique avancée est de permettre aux scientifiques de mieux comprendre les caractéristiques de transfert de chaleur de réfrigérants dans les échangeurs de chaleur micro-canaux.
Des chercheurs de l’US Department of Oak Ridge National Laboratory de l’énergie ont capturé des instantanés sans distorsion de réfrigérants circulant à travers de petits échangeurs de chaleur, contribuant ainsi à accroître et mieux comprendre les caractéristiques de transfert de chaleur.
Les techniques non invasives utilisées dans la recherche ont permis aux chercheurs de visualiser comment réfrigérants réagi à différents niveaux de température sans perturber le flux de réfrigérant.
« Ce est ce que nous essayons de comprendre ce que fait-le look de réfrigérant comme à l’intérieur de ces chaînes? », A déclaré Patrick Geoghegan, un chercheur avec Buildings Technologies Research and Integration Center. « Ensuite, vous pouvez comprendre comment le transfert de chaleur a lieu en fait. »
Les fabricants sont de plus en plus adoptent la technologie à microcanaux dans le chauffage, la climatisation et des produits de réfrigération, en raison de leur efficacité énergétique accrue, le coût et la charge de réfrigérant réduite.
La cible d’échangeurs de chaleur à micro-canaux est d’améliorer le transfert thermique global, ce qui peut potentiellement réduire la différence de température entre l’air et un réfrigérant. De plus, les échangeurs de chaleur réduisent au minimum la chute de pression du côté piste, ce qui conduit à des économies d’énergie obtenues à partir de la consommation d’énergie du ventilateur.
Avant de recherche a été axée sur l’échange de chaleur réfrigérant, mais l’équipe ORNL est le premier à faire usage de l’imagerie neutronique dans les études de microcanaux. imagerie neutronique est une forme améliorée de x-ray et qui propose des méthodes de contrôle non destructif pour étudier la structure interne des objets.
Auparavant, la méthode habituelle de fonctionnement était de couper le haut d’un tube échangeur de chaleur plus grande, couvrir avec plexiglas, puis regarder à l’intérieur comme ce était chauffée, une méthode qui conduisent à des résultats erronés, Geoghegan postulé.
Avec cette question à l’esprit, l’équipe se est tourné vers ORNL microcanaux et a conclu un partenariat avec la société d’impression 3D Fabrisonic de les concevoir spécifiquement pour l’imagerie neutronique. Fabrication additive gardé les microcanaux petit et compact, éliminant ainsi le besoin de matériel supplémentaire et réfrigérant, et livré une approche rentable et respectueux de l’environnement à la recherche.
Fabrisonic fournir un service d’impression 3D de métal pour une large gamme de métaux en utilisant à basse température additif ultrasons technologie de fabrication. Les ondes sonores sont exploitées pour fusionner les couches de feuille métallique dans un procédé qui ne nécessite pas de fusion.
L’échangeur « impossible » en aluminium microcanaux de chaleur de Fabrisonic contient des passages internes précises sur l’échelle de .010in (0,25 mm).
« Fabrication additive aidé atteindre les meilleures conditions expérimentales, » dit Geoghegan, et a ajouté, « Les échangeurs de chaleur à microcanaux utilisent très peu de matériel et de réfrigérant et ce est très bien pour minimiser le potentiel de réchauffement planétaire. »
Pour observer les effets de la chaleur sur les microcanaux, les chercheurs ont couru réfrigérant à travers les microcanaux et les ont soumis à des quantités croissantes de la chaleur sur une période de cinq jours. À un certain nombre de différentes étapes refroidissement, moyenne et haute chaleur, l’équipe a utilisé des neutrons à partir de ORNL High Flux Reactor-isotopes d’un Bureau of Science du DOE facilité à l’utilisateur de prendre des images de tout le réfrigérant à l’intérieur du microcanal.
Les microcanaux reposaient horizontalement, et on se attendait à ce que la gravité provoquerait la partie liquide du mélange liquide / vapeur de réfrigérant à couler au fond du micro-canal, ce qui laisse moins de place pour le transfert de chaleur.
Cependant, les images à la place ont montré que les propriétés de tension de surface des microcanaux causé le liquide réfrigérant de se en tenir à tous les côtés du microcanal, maximisant ainsi la quantité de surface disponible pour le transfert de chaleur. Ce est seulement à des températures élevées que le liquide réfrigérant a été forcé au centre par la vapeur et ne était plus en mesure d’absorber la chaleur et de prendre à distance des parois de microcanaux à un rythme rapide.
«La beauté de microcanaux est que la tension de surface entre en jeu, et la tension superficielle contient le liquide réfrigérant sur toutes les surfaces du microcanal», a déclaré Geoghegan. «Ce est pourquoi vous voyez égale liquide réfrigérant sur les surfaces supérieure et inférieure.
« La zone entière est encore disponible pour le transfert de chaleur et ce est ce que vous voulez», at-il poursuivi.
Avec la fabrication additive, imagerie neutronique et microcanaux travail, l’équipe est tout juste en train de chauffer. Geoghegan a également l’intention de publier un article de journal et continuer à expérimenter sur la capacité des réfrigérants dans les petites microcanaux de travailler efficacement dans la chaleur élevée en gardant toutes les surfaces mouillées avec un liquide jusqu’à ce que le processus d’évaporation est terminée et il reste pas plus liquides.
