Os engenheiros da Universidade de Wisconsin-Madison criaram um trocador de calor com canais internos complexos que superam os designs tradicionais. A equipe usou otimização de topologia para desenvolver vias de fluido de torção que melhoraram a eficiência da transferência de calor. Esse design inovador foi fabricado com fusão de leito a laser em pó, uma técnica de impressão 3D de steel.
“Tradicionalmente, os trocadores de calor fluem fluido quente e líquido frio através de tubos retos, principalmente porque os tubos retos são fáceis de fabricar”, diz Xiaoping Qian, professor de engenharia mecânica da UW-Madison. “Mas os tubos retos não são necessariamente a melhor geometria para transferir calor entre fluidos quentes e frios.”
Os testes mostraram que o projeto otimizado alcançou uma densidade de potência 27% mais alta em comparação com os projetos de canais retos convencionais. Essa melhoria permite trocadores de calor mais compactos e mais leves, particularmente valiosos em aplicações aeroespaciais e de aviação. A equipe publicado Suas descobertas na edição de 1º de junho de 2025 do Worldwide Journal of Warmth and Mass Switch.
A pesquisa se destaca porque preenche com sucesso o design computacional e a fabricação prática. A equipe implementou uma técnica patenteada chamada perímetro projetado para baixo que garante que projetos complexos permaneçam fabricáveis. O professor Qian observou esse foco prático: “Otimizar o design no computador é uma coisa, mas para realmente fazer e testar é uma coisa muito diferente”.
Os trocadores de calor de alta temperatura são componentes críticos em muitas tecnologias, incluindo processos aeroespaciais, de geração de energia e industriais. Este trabalho demonstra como a fabricação aditiva permite projetos mais eficientes que antes eram impossíveis de produzir com os métodos tradicionais de fabricação.
Fonte: engenharia.wisc.edu