什么是平行流换热器？最近有很多热心观众对这个问题充满疑问。还有其他网友关心平行流换热器结构。对此，碳百科收集了相关的内容，希望能为你解除疑惑。
正如科学谷在《打印与工业制造》一书中提到的，热交换器正在发生变革，下一代换热器与散热器正在来临。
热交换器被用于许多系统中，从汽车到空调单元到先进热处理系统中的能量回收装置。本期，科学谷特别分享美国能源技术研究所通过打印平行流换热器应用方面的进展。
更随形免焊接
通常，热交换器的设计必须考虑各种因素。例如，结垢可能导致压降增加和传热速率降低，这会对热交换器效率产生不利影响。此外，热交换器可能受到高速流体（气体或液体）流动的影响，颗粒负载会提高系统某些区域的磨损率。当热交换器在升高的温度下操作时，侵蚀问题会加剧。类似地，通过热交换器的流体可能含有酸或其他腐蚀物质，甚至在升高的温度下甚至会使热交换器的内部降解腐蚀掉。
对于平行流热交换器，流体可以彼此平行或反平行地流动（即，并流逆流），这减少了热交换器内流体停滞的可能。
并且利用平行流，热交换器可以在一个维度上膨胀（即，增加长度同时保持宽度相同）以增加传热面积，从而最小化对压力和速度的影响。
当然歧管还可以包括多个通道，举例来说第四个方向不同于另外三个方向，通过这种方式，歧管能够使来自三个不同流体源的流体在热交换器内平行流动。
热交换器的歧管透视图。来源：US 10401096B2
为了进一步最小化停滞的可能并保持高流速，流体进入歧管的方式可包括一组扩散器以适当地引导流动。打印用于制造热交换器中的歧管，不需要专业焊接或其他复杂的制造方式，并可以应用不同的曲率半径，
而在操作温度和耐腐蚀方面，可以选择253MA不锈钢或Incolnel镍基合金等金属材料，热交换器可在高温、高腐蚀环境中连续运行。此外，为了控制热膨胀问题，表面必须是薄壁的，打印为薄壁结构的制造提供了可行。
总体来说，美国能源技术研究所通过打印平行流热交换器的歧管，可接收多个热流体源和单个相对冷的流体源，使得热量从热流体传递到相对冷的流体。打印避免了焊接的需求，并且使得歧管实现薄壁结构。
科学谷Review
根据科学谷的市场观察，面向下一代的热交换器制造，不少公司已经进行了战略的布局，其中2019年GE宣布与马里兰大学和橡树岭国家实验室合作研发UPHEAT超高能换热器，在两年半内完成开发计划，实现更高效的能量转换和更低的排放。GE希望新型换热器将在超过900°C的温度和高于250 bar的压力下运行，超临界CO2动力循环的热效率提高4％，在提高动力输出的同时减少排放。
打印的热交换器。来源：TEMISTh
而另外一个项目，AddUp，Sogeclair和TEMISTh合作的HEWAM项目，开发的Inconel 718材料热交换器，确保薄壁（<0.5mm）无泄漏和薄翅片（0.15mm）。
打印热交换器的优势。来源：科学谷发布的《打印与换热器及散热器应用白皮书》
换热器与散热器对设备可以长效稳定运行起到了关键的作用，打印用于换热器和散热器的制造满足了产品趋向紧凑型、高效、模块化、多材料的发展趋势。特别是用于异形、结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、十分复杂的形状、点阵结构等加工，打印具有传统制造技术不具备的优势。更多信息，请参考科学谷发布的《打印与换热器及散热器应用白皮书》。
参考资料：US 10401096B2
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