Metallivaahdon lämmönsiirto-ominaisuuksien tutkiminen ja sen käyttö LVI-teollisuudessa

Maailman energian kysyntä kasvaa noin 1,3 % vuodessa, ja energiansäästö ja päästöjen vähentäminen on yksi maan tärkeistä kehitysstrategioista, joten energiaa säästävät laitteet energiasovellusten alalla (lämmön muuntaminen, lämmön varastointi ja lämmönkäyttö) herättää paljon huomiota.

Metallivaahtoon amerikkalaisen tiedemiehen Sosnickin vuonna 1948 ehdottama materiaalinkäsittelytekniikka, eräänlainen huokos, jonka muodostavat metallisidetyyppinen luuranko ja huokosyksiköt, jotka ovat yhteydessä toisiinsa avoimien solujen kanssa, jokaisessa avoimessa solussa (huokosessa) on 12–14 viisikulmaista tai kuusikulmaista pintaa. materiaaliaalumiini, terästä, nikkeliä, kuparia, keramiikkaa ja metalliseoksia, joilla on sekä jatkuvan faasin metallin että erillisten faasien huokosten ominaisuudet.
Metallivaahdoilla on seuraavat avainparametrit:
1. Huokosten halkaisija on aukkojen keskimääräinen halkaisija ja vaihtelee välillä 0,1 - 10 mm;
2. Luurangon halkaisija on metallirungon keskimääräinen halkaisija;
3. huokostiheys on huokosten lukumäärä tuumaa kohti ja se liittyy solukokoon, huokosten kokoon ja ulokkeen kokoon;
4. Huokoisuus ε on näytteen massa- ja tilavuusmittauksista saatu huokosten tilavuusosuus, joka vaihtelee välillä 80 % - 99 %, ja se voidaan luokitella avoimiin ja suljettuihin huokosiin sen mukaan, ovatko huokoset läpäiseviä vai eivät.
Nesteen virtauksen ja lämmönvaihdon ominaisuuksista johtuen sovellus energiakentässä on enimmäkseen avohuokostyyppistä, jonka sisällä on jatkuva ja esteetön kolmiulotteinen huokosrakenne ja kiinteän rungon välissä on huokosia ja neste voi virrata huokosten sisällä, huokoisuus ε> 80%, suuri ominaispinta-ala (1000-5000 m2/m3), suuri lämmönjohtavuus ja hyvä lämmönvaihtokyky, jota käytetään enimmäkseen lämmönvaihdin, elektroninen jäähdytys ja polttokenno. Energialaitoksissa sitä käytetään lämmönvaihtimissa, joissa on upotettu vaahtometalli, aurinkokeräimissä, aurinko vastaanottimissa, lämpöakuissa ja niin edelleen.
Metallivaahdon rakenteellisten ominaisuuksien ja fysikaalisten ominaisuuksien mukaan tutki metallivaahdon funktionalisoitua käyttöä LVI-alalla lämmönsiirrosta, lämmön keräämisestä ja lämmön varastoinnista. havainnot ovat seuraavat:
(1) metallivaahtoon upotettu lämmönvaihdin on erittäin tehokas kompakti lämmönvaihdin, joka voi lisätä konvektiivista lämmönsiirtokerrointa 3-9 kertaa; erilaisia ​​materiaaleja (kupari, alumiini, nikkeli) voi merkittävästi parantaa kykyä vahvistaa lämmönsiirtoa, ja eri materiaalit voivat tehdä lämmönsiirtokertoimesta erilaisen; vaahto metalli teoriassa lämmönsiirron huokoisuus, huokostiheys ja läpäisevyys huokosten mittakaavassa on määrittää lämmönsiirron tärkeimmät parametrit tehokas; lämmönsiirtonopeuden parametrit, painehäviö, lämmönsiirtokertoimen kytkennän virtaus on pääparametri; parametrit nopeus lämmönsiirto, painehäviö, virtaus kiintoaineen Kytkentä lämmönsiirtokerroin tärkeimmät parametrit on määritettävä, on suunnittelu lämmönvaihdin on tärkein indikaattori parametrit.
(2) Metallivaahtoa käytetään aurinkokeräimissä, koska tässä korkeassa lämpötilassa käytetyn metallivaahdon vuoksi lämpösäteilyvaikutus on ilmeinen ja hallitseva. Lämmönjohtavuuden ja säteilylämmönsiirron kytkentävaikutus korkeissa lämpötiloissa lämmönsiirtoprosessissa sekä metallivaahdon rakenteen spesifisyys tekevät metallivaahdon tehokkaaseen lämmönjohtavuuteen ja lämmönsiirtomuotoon vaikuttavat tekijät moninkertaisiksi. ja monimutkainen. Yleisesti käytettyjä ovat suoran absorption aurinkokeräimet ja tilavuuskeräimet, joissa absorptiokeräin on metallivaahdon vaikutus aurinkoenergian absorptio on hallitseva, metallin, vaahdon ja nesteen välillä lämmönsiirto vaikuttaa epäsuorasti aurinkoenergian vastaanottimen suorituskykyyn; Tilavuuskeräimessä käytetään ilmavirran ja aurinkoenergian virtausta laitteeseen, metallivaahdon geometria ja materiaalikokoonpano ovat tärkeimmät tekijät.
(3)Metallivaahtokäytetään lämpöenergian varastointilaitteissa rakenteen jatkuvuuden ja lämmönjohtavuuden korkean hyötysuhteen vuoksi käyttämällä korkeaa lämmönjohtavuutta, suurta huokoisuutta ja suurta ominaispinta-alaa sekä faasimuutosmateriaaleja, joilla on suuri lämmönvarastokyky, yksinkertainen rakenne ja ei tarvetta kuluttaa lisäenergiaa jne., komposiittifaasinmuutosmateriaalien koostumuksen päällekkäisyyden edut, parantaa parafiinin lämmönsiirtoa, vahvistaa faasinmuutosmateriaalien lämmönjohtavuutta, tutkimus vaahtometallin parantamisesta vaiheessa vaihtaa materiaalia Vaahtometallin parantaminen faasinmuutosmateriaalijärjestelyssä, huokoisuuden ja huokosmittakaavan muuttaminen, materiaalien valinta jne. komposiittijärjestelmässä faasimuutoksen vasteajan, lämpötilan jakautumisen, lämmön varastointiajan ja lämmönsiirron kannalta on tärkeä vaikutus myöhempi laitteiston suunnittelun optimointi tietyn teoreettisen perustan saamiseksi.