Инженеры разработали особую форму теплообменника, улучшающую охлаждение на 27%

Команда инженеров Университета Висконсин-Мэдисон создала высокотемпературный теплообменник необычной формы, который превзошёл традиционные устройства с прямыми каналами по теплопередаче, плотности мощности и эффективности. Для доказательства концепции была использована особая техника 3D-печати.

Высокотемпературные теплообменники являются важнейшими компонентами многих технологий для отвода тепла и применяются в аэрокосмической промышленности, энергетике, промышленных процессах и авиации.

«Традиционно теплообменники пропускают горячую и холодную жидкость через прямые трубы, в основном потому, что прямые трубы легко изготовить, — говорит Сяопин Цянь, профессор машиностроения в UW-Madison. — Но прямые трубы не всегда являются наилучшей геометрией для передачи тепла между горячей и холодной жидкостями».

Аддитивное производство позволяет исследователям создавать конструкции со сложной геометрией, которые могут стать более эффективными теплообменниками. Цянь задался целью найти такую конструкцию каналов для горячей и холодной жидкости внутри теплообменника, которая обеспечила бы максимальную теплопередачу.

Он использовал свой опыт в топологической оптимизации — подходе к вычислительному проектированию, используемом для изучения распределения материалов в конструкции для достижения определённых целей.

С оптимизированной конструкцией Цянь работал с коллегой Дэном Тома (Dan Thoma), профессором материаловедения и инженерии в UW-Madison, который руководил 3D-печатью теплообменника с использованием технологии аддитивного производства металлов, лазерным наплавлением порошка.

Снаружи оптимизированный теплообменник выглядит идентично традиционной версии с прямым каналом, но их внутренние конструкции разительно отличаются. Оптимизированная