Исследователи из австралийского университета RMIT и научно-исследовательской организации CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) использовали 3D-печать для разработки распределителей потока и смесителей, обеспечивающих равномерное распределение и смешивание жидкостей.

Такие гидравлических устройства необходимы в ряде отраслей промышленности, они используются для топливных горелок, теплообменников, распылительных коллекторов и т.д.

В ряде случаев равномерность распределения потока напрямую влияет на производительность систем. Например, в химических реакторах, использующих монолиты с каталитическим покрытием, содержащие много параллельных каналов, изменение распределения потока по каналам приводит к неравномерности использования катализатора. Аналогично, в газовых горелках большой площади неправильное распределение топлива и окислителей и плохое перемешивание могут привести к неравномерному распределению температуры и неэффективности горения.

На практике используется ряд конструкций подобных устройств, однако их способность достигать высокой однородности потока по многим выходным каналам часто ограничена из-за компромиссов конструкции, возникающих из ограничений традиционных методов механической обработки или литья.

По мнению исследовательской группы, методы аддитивного производства значительно расширили диапазон производимых геометрий, что позволило создать высокопроизводительные устройства распределения потока, которые ранее нельзя было изготовить. Исследователи разработали конструкции, основанные на рекурсивно-самоподобной схеме разделения, которая обеспечивает очень высокую однородность потока на выходе.

Распределители потока и смесительные устройства: (i) Шестиступенчатый полимерный распределитель потока (64 выхода), (ii) Четырехступенчатый распределитель потока из сплава Inconel 625 (16 выходов), (iii) Шестиступенчатый распределитель потока из сплава Inconel 625 (64 выхода), (iv) Распределитель из сплава Inconel 625 с двойным входом (16 выходов), (v) Четырехступенчатый распределитель с двойным потоком жидкости. Изображения RMIT University.

В ходе проекта был изготовлен ряд устройств с помощью технологии селективного лазерного плавления (L-PBF) ​​из титана и никелевых сплавов с различными конструкциями. Отмечается, что экспериментальные испытания подтвердили прогнозируемую высокую однородность потока, и полученная в результате запатентованная система распределения потока имеет потенциал для повышения производительности во многих промышленных применениях.

Источник