点阵结构热交换器激光增材制造及换热性能测定

采用激光粉末床熔化成形增材制造技术制备了具有点阵结构的316L不锈钢、TC4钛合金和铜合金三种不同材料的热交换器。采用微纳计算机断层扫描（CT）技术对制备成形后的点阵结构热交换器进行三维图形的重构，获得热交换面积的数值；测量了激光粉末床熔化成形的点阵结构热交换芯体的尺寸及表面粗糙度；使用由加热单元、流动水和热电偶组成的试验装置（水流量为0.5 L/min，入水口温度恒定为22 ℃，环境温度为25 ℃，加热单元的加热功率维持在400 W），对热交换器的换热性能进行了测定。测试结果如下：三种材料的热交换芯体尺寸均达到了150 mm×150 mm，尺寸精度控制在±0.1 mm，表面粗糙度（Ra）小于10 μm，热交换效率>1000 m2/m3。相比传统的具有相同芯体尺寸的热交换效率为875 m2/m3的板翅式热交换结构，三种材料的点阵热交换结构（具有相同点阵结构、尺寸、结构表面积和结构表观体积，未考虑材料的热物性参数）在热交换效率提高10%的情况下，体积减小了24.9%，质量减少了66.6%。