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研究人员用3D打印来改进环保型热声冰箱的生产

导读: 在第八届应用能源国际会议上,3D打印展示了自己优化冰箱生产的能力。该技术被用来制造位于一个热声发动机核心的热交换器堆叠板。热声发动机使用声波来制冷。

在第八届应用能源国际会议上,3D打印展示了自己优化冰箱生产的能力。该技术被用来制造位于一个热声发动机核心的热交换器堆叠板。热声发动机使用声波来制冷。

替代危险的化学品

一台典型的冰箱使用氨、二氧化硫、丙烷等有毒气体来制冷。当被释放到大气中时,这些物质会对人和大气造成危害。

相比之下,热声冰箱(TAR)使用的是惰性气体,其热声发动机通过一个专门设计的平板堆叠来引导声波,从而产生和分配热量。这些平板通常由一种特殊的Corning Celcor陶瓷材料或Mylar塑料制成。它们要么制备的,要么是手工切割而成的,以满足规格要求。

注意到这种方法的低效率,马来西亚工艺大学以及法国雷恩第一大学的研究员提出用3D打印来制作这些堆叠板。

3D打印堆叠板

为了打印堆叠板,研究人员使用了一台Stratasys Objet24 3D打印机。该机器将材料喷射到一个基板上,随后将其固化成一个固体层。在这个过程中,研究员使用的平板介质是Stratasys的VeroWhitePlus Rgd835刚性不透明材料。在导热性方面,VeroWhitePlus优于常用的Mylar塑料,但其导电性不及Celcor陶瓷。

3D打印的局限性使得堆叠板之间的间距为0.5mm,比理想的间距更大,更窄的间距能增加堆叠板的性能系数(COP)。但相比之下这样间距已经不错了,因为现成的Celcor陶瓷堆叠板之间的间距为1mm。3D打印堆叠板有一个相匹配的厚度。

3D打印堆叠板和实验性装置

改进性能并优化

一旦完成3D打印,VeroWhitePlus堆叠板被放置在一个实验性的热声装置中,以测试其效率。最高温度测试表明,与Mylar塑料和Celcor陶瓷相比,3D打印堆叠板显示出最佳性能。

最后,研究人员总结说,通过3D打印,从绘制堆叠板到制造的错误已被最小化,不一致被消除,制造时间被缩短。如果制造技术能跟上优化理论,热声冰箱的性能有望被进一步提高。

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