Содержание статьи
Введение
Технологии не стоят на месте, это касается не только IT-сферы или автомобильной промышленности, но и отрасли теплоснабжения. Что нас ждет в ближайшем будущем? Об этом в данной статье.
Будущее теплообменных технологий
Компания GE Research – подразделение Американского конгломерата General Electric, занимающаяся научными исследованиями, использовала 3D-печать для разработки сверхэффективного теплообменника с высоким КПД для применения в энергетическом оборудовании. Названный UPHEAT (Ultra Performance Heat Exchanger enabled by Additive Technology – Сверхэффективный теплообменник, созданный на Аддитивных технологиях) теплообменный аппарат, является частью проекта в 2,5 миллиона долларов, возглавляемого GE Research.
Разработка была создана Агентством перспективных исследовательских проектов (ARPA-E), в рамках программы высокоинтенсивного теплообмена посредством материалов и производственных процессов (HITEMMP), где GE Research сотрудничает с Университетом Мэриленда (UMD) и Национальной лабораторией Ок-Ридж (ORNL).
В течение двух лет, исследовательская группа стремится к цели: «разработать высокотемпературный, устойчивый к высокому давлению, суперкомпактный теплообменник, который позволит вырабатывать энергию более экологично и эффективно в существующих электростанциях и электростанциях будущего».
«Мы берем наши глубокие познания в области материаловедения и управления теплообменом и применяем их способами, которые были ранее недостижимы без мощи 3D-печати» - говорит Питер ДеБок, ведущий инженер-теплотехник GE Research и руководитель проекта в ARPA-E.
«С 3D-печатью сегодня мы можем создавать новые дизайн-архитектуры, ранее невозможные. И это позволит нам создать UPHEAT-устройство, которое будет работать высокоэффективно при температурах до 250 °С – выше, чем могут современные теплообменники»
Лаура Диал (Специалист по материаловедению в GE Research) и Питер ДеБок. Фото GE
Теплообменник, который «захватывает дух»
Теплообменники широко используются во многих областях, таких как отопление помещений, охлаждение и кондиционирование воздуха. В частности, GE Research фокусируется на их использовании в оборудовании для производства электроэнергии, таком как газовые турбины.
Сравнивая их назначение с функциями внутри человеческого тела, Де Бок говорит: «Легкие - это совершенный теплообменник, циркулирующий воздух, которым вы дышите, для поддержания максимальной работоспособности организма, а также для регулирования температуры вашего тела. Теплообменники в оборудовании для производства электроэнергии, таком как газовая турбина, по существу выполняют ту же функцию, но при гораздо более высоких температурах и давлениях».
Теплообменник UPHEAT изготовлен из никелевого суперсплава, разработанного GE Research специально для аддитивного производства. Материал способен выдерживать высокие температуры и устойчив при этом к разрушению. ORNL, специалист в области коррозионных исследований, будет тестировать и проверять характеристики используемых материалов при их длительной эксплуатации.
Ожидается, что после завершения исследований теплообменник обеспечит повышенную тепловую эффективность непрямых циклов нагрева с пониженным энергопотреблением и выбросами. Он будет способен работать при температурах до 900 °C и давлении до 250 бар. Благодаря этим свойствам, UPHEAT сможет использоваться в энергетике и аэрокосмической промышленности для повышения энергоэффективности процессов.
ДеБок добавляет: «Благодаря аддитивному производству GE (General Electric) и Университет Мэриленда теперь будут изучать более сложные биологические формы и конструкции, чтобы обеспечить постепенное изменение производительности теплообменника, обеспечивающее более высокую эффективность и меньшие выбросы».
Прототип теплообменника, распечатанного на 3D-принтере. Фото GE
Усовершенствованное производство металлических присадок с GE Research
GE Research, ранее известная как GE Global Research, в настоящее время является частью проекта, финансируемого институтом America Makes - национальным партнером по развитию 3D-печати в США, для разработки коммерческой системы производства добавок металлов в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией им. Лоуренса (LLNL). Финансируемый Исследовательской лабораторией ВВС США (AFRL), этот проект является частью схемы ускорения крупномасштабного производства присадок (ALSAM) от America Makes.
Отдел исследований и разработок также развивает процесс создания цифровых моделей-дубликатов запчастей из металла для 3D-печати в масштабе 1: 1 под нужды ВМС США. Из-за процесса цифрового дублирования, ВМФ США будет зависеть от GE в плане ускорения производства критически важного оборудования.
«Используя технологию Цифрового дублирования от GE, мы стремимся уменьшить время, за которое детали могут быть перепроектированы или заново созданы с использованием 3D-печати», - Аде Макинде, главный инженер аддитивных технологий в GE Global Research.
Источник: на английском языке
Если вам понравилась статья, то поделитесь ей со своими коллегами.