GE Research utilizza la stampa 3D per progettare lo scambiatore di calore ultra performante

GE Research sta conducendo un progetto da $ 2,5 MM attraverso lo scambio termico ad alta intensità (ARPA-E) dell’Agenzia di ricerca avanzata (ARPA-E) attraverso il programma Materiali e processi produttivi (HITEMMP) per sviluppare uno scambiatore di calore ad alta temperatura, alta pressione e super-compatto abilitato dalla produzione additiva tecnologia.

GE sta collaborando con l’Università del Maryland e Oak Ridge National Laboratory per sviluppare uno scambiatore di calore ad alte prestazioni che funzionerà a temperature superiori a 1650 ° C e pressioni> 3.600 psi. Il nuovo scambiatore di calore che consentirebbe una generazione di energia più pulita e più efficiente nelle piattaforme di centrali elettriche sia esistenti che di prossima generazione.

Peter deBock, Principal Thermal Engineer per GE Research e project leader del premio ARPA-E, afferma che la combinazione unica di skillset sul team produrrà un nuovo design dello scambiatore di calore che rompe le nuove barriere di efficienza. “Stiamo prendendo la nostra profonda conoscenza dei metalli e della gestione termica e applicandola in modi che non potevamo avere prima attraverso la potenza della stampa 3D, ha affermato deBock. “Con la stampa 3D, ora non è possibile ottenere nuove architetture di progettazione. E questo ci consentirà di creare un dispositivo “UPHEAT” in grado di operare in modo economico a temperature di 250 ° C (450 ° F) in gradi rispetto agli attuali scambiatori di calore. “

deBock ha osservato che gli scambiatori di calore svolgono una funzione simile ai polmoni nel corpo umano. “I polmoni sono l’ultimo scambiatore di calore, che fa circolare l’aria che si respira per mantenere il funzionamento del corpo alle massime prestazioni, regolando anche la temperatura del corpo. Gli scambiatori di calore nelle apparecchiature di generazione di energia come una turbina a gas svolgono essenzialmente la stessa funzione, ma a temperature e pressioni molto più elevate. Con la produzione additiva, GE e University of Maryland esploreranno forme e disegni biologici più intricati per consentire un cambio di passo nelle prestazioni dello scambiatore di calore che offre maggiore efficienza e minori emissioni. “

Il nuovo scambiatore di calore sfrutterà una superlega di nickel unica, resistente alle alte temperature e resistente alle crepe, progettata specificamente per il processo di produzione additiva dal team di GE Research. Oak Ridge National Laboratory farà leva sulla loro ben nota esperienza nella scienza della corrosione per testare e convalidare le prestazioni a lungo termine dei materiali. Una volta completato, lo scambiatore di calore consentirà una maggiore efficienza termica dei cicli di alimentazione a riscaldamento indiretto come la generazione di energia Brayton di biossido di carbonio supercritico (sCO2), riducendo il consumo di energia e le emissioni. Inoltre, gli scambiatori di calore con alta temperatura offrono nuove opportunità in applicazioni aerospaziali avanzate.

L’obiettivo del programma di 2,5 anni è sviluppare e dimostrare lo scambiatore di calore stampato in 3D a piena temperatura e capacità di pressione.

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