No contexto da intensificação da concorrência no mercado, as margens de lucro dos radiadores de placas estão a diminuir.As empresas estão a empregar todos os métodos possíveis para reduzir o peso do produto como meio de redução de custosO núcleo de um radiador é a sua estrutura de núcleo, tal como mostrado na figura 1, que representa até 80% do peso total.A redução do peso do núcleo torna-se uma parte crucial do processo de concepção para o leveamentoComo, então, o núcleo pode ser feito mais leve?
Figura 1: Diagrama da estrutura do radiador
I. Introdução à estrutura do núcleo de placas
O núcleo, que serve como o coração do trocador de calor, é composto por barras de vedação, folhas revestidas e barras de vedação.e selar os lados com barras de vedação, tal como ilustrado na Figura 2. O núcleo de um trocador de calor de placa é montado a partir de muitas dessas unidades básicas.A redução do peso exige a concepção leve dos seus componentes constituintes: barras de vedação, placas de separação e barras.
Figura 2: Unidade básica da estrutura central
II. Projeto leve dos componentes principais
1. Barras de selo
As barras de vedação estão localizadas em ambos os lados de cada passagem de fluxo em um trocador de calor de placas.Uma largura menor resulta num peso menorAtualmente, as barras de vedação ocas são comumente usadas para reduzir o peso, mantendo uma área de soldagem adequada.
2. Folhas revestidas (placas de separação)
As folhas revestidas são as placas metálicas planas situadas entre duas camadas de barbatanas, também conhecidas como folhas revestidas de dois lados.São constituídos por uma liga básica (normalmente liga de alumínio-manganês) revestida de um ou de ambos os lados com uma liga de enchimento de soldaduraDurante o processo de solda, esta liga de enchimento derrete, ligando as barbatanas e as placas planas em um todo integrado.com um ponto de fusão normalmente cerca de 40 °C inferior ao do material de baseAtualmente, a espessura das folhas revestidas foi reduzida de 0,8 mm para 0,5 mm. Uma redução adicional é limitada pelos requisitos de resistência à pressão e pelas capacidades actuais do processo.Em aplicações exigentes como a aeroespacial e a economia de baixa altitudeA espessura da chapa revestida foi reduzida para 0,45 mm ou mesmo 0,4 mm, embora isso impõe exigências extremamente elevadas ao processo de solda.
3. barbatanas
As barbatanas são o elemento mais fundamental de um trocador de calor placa-barbatanas, responsável principalmente pela transferência de calor.Em produção, as barbatanas com alturas mais baixas e passos maiores são geralmente produzidas por moldagem em rolos (usando uma máquina de moldagem em rolos),enquanto as barbatanas com alturas maiores e passos menores são tipicamente produzidas por estampagem (usando uma máquina de ondulação)O estampado oferece uma menor eficiência de produção em comparação com a maior eficiência da formação de rolos.
Atualmente, os radiadores atingiram em grande parte uma construção totalmente de alumínio.às vezes atingindo 0.15 mm. Em conjuntos de núcleo menores, a espessura da folha pode até cair para 0,12 mm. À medida que a espessura da folha da barbatana diminui, sua resistência à deformação enfraquece.A brasagem a vácuo envolve temperaturas muito próximas do ponto de fusão do material, tornando o material propenso ao amolecimento e à deformação. O colapso do núcleo e a deformação que levam à sucata podem ocorrer durante o processo de solda a alta temperatura,que é uma causa significativa de amolecimento das barbatanasCom base nas actuais capacidades de solda a vácuo, a espessura padrão da indústria é de 0,17 mm, sendo possível atingir 0,15 mm para núcleos menores.Estão em curso esforços experimentais para reduzir ainda mais a espessura das barbatanas para 0.12 mm, mas este é atualmente aplicado apenas em aplicações aeroespaciais de peso crítico e ainda não viu ampla adoção industrial.
III. Requisitos de evolução tecnológica para o peso leve
1- Avanços nos processos de fabricação e desempenho
Os processos de fabricação avançados são cruciais para permitir projetos leves.
Tecnologia de brasagem a vácuo:Este é um processo fundamental para a fabricação de radiadores de placas de alumínio, permitindo a ligação metalúrgica entre as barras e as placas de separação num ambiente de vácuo sem a necessidade de fluxo,O que resulta numa forte, estrutura integrada limpa e livre de fugas.
Noclock Brazing contínuo:A mudança da brasagem a vácuo para a brasagem contínua de Noclock está a ser explorada como um meio de reduzir os custos.
2Optimização da selecção do tipo de barbatana
A seleção de diferentes tipos de barbatanas (como simples, dentadas ou onduladas) permite equilibrar a dissipação de calor, a velocidade de fluxo e a queda de pressão.As barbatanas dentadas aumentam a transferência de calor, interrompendo a camada de limite térmicoAlguns radiadores ultrafinos de alumínio, líderes na indústria, utilizam estruturas de tubo plano proprietárias que promovem a turbulência e configurações de barbatanas densificadas para melhorar o desempenho do intercâmbio de calor.
3Evolução tecnológica contínua
O desenvolvimento tecnológico continua a concentrar-se na redução do peso.Algumas patentes propõem projetar sulcos e protuberâncias em forma de V em barras de vedação curtas para reduzir o peso da peça mantendo a resistência, promovendo assim a redução do peso do radiador.
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