ઓપન સેલ મેટલ ફીણના હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો

ધાતુના ફીણ એ એક પ્રકારની મલ્ટિફંક્શનલ સંયુક્ત ધાતુની સામગ્રી છે જેમાં ચોક્કસ સંખ્યા, છિદ્રોનું ચોક્કસ કદ અને મેટલ મેટ્રિક્સમાં ચોક્કસ છિદ્રાળુતા હોય છે. ફોમ મેટલમાં વિશિષ્ટ માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ હોય છે જેમ કે વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, મોટી છિદ્રાળુતા અને નાની ઘનતા, અને તે બહુવિધ કાર્યાત્મક સંયુક્ત લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે જેમ કે હીટ ડિસીપેશન (ઓપન-સેલ), હીટ ઇન્સ્યુલેશન (ક્લોઝ્ડ સેલ), ધ્વનિ શોષણ અને વાઇબ્રેશન ડેમ્પિંગ, હલકો. , ઉચ્ચ વિશિષ્ટ શક્તિ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક શિલ્ડિંગ, વગેરે, અને તે એક પ્રકારનું માળખાકીય અને કાર્યાત્મક સામગ્રી છે. થર્મોફિઝિક્સ, મિકેનિક્સ, એકોસ્ટિક્સ અને વીજળીના ગુણધર્મો.
માટેઓપન સેલ મેટલ ફીણ, ઉચ્ચ છિદ્રાળુતા અને જટિલ ત્રિ-પરિમાણીય જાળીદાર માળખું તેને ખૂબ સારી ગરમીનું વિસર્જન અને ઉચ્ચ હીટ ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા બનાવે છે, જે કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ, માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ ઠંડક વગેરેના ક્ષેત્રમાં ખૂબ વ્યાપક એપ્લિકેશનની સંભાવના ધરાવે છે. ઓપન-સેલ ફોમ મેટલના હીટ ટ્રાન્સફર પ્રોપર્ટીઝ માટે, કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સના એપ્લિકેશન વિસ્તારોમાંથી તેની સંશોધન સ્થિતિની તપાસ અને વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે.
મેટલ ફીણકોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ માટે
મેટલ ફીણના ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો સામાન્ય રીતે ઓળખવામાં આવ્યા છે. જ્યારે ગેસ અથવા પ્રવાહી છિદ્રોમાંથી વહે છે, ત્યારે ઓપન-સેલ સ્ટ્રક્ચર સાથે મેટલ ફીણ ​​અને પ્રવાહી વચ્ચે દબાણયુક્ત સંવહનના સ્વરૂપમાં ગરમીનું સ્થાનાંતરણ અને વિનિમય થાય છે. એક તરફ, ધાતુના ફીણનું જટિલ ત્રિ-પરિમાણીય જાળીદાર માળખું પ્રવાહીની બિનરેખીય અસર બનાવે છે, અને અશાંતિની ડિગ્રી પણ મજબૂત બને છે, આમ ઉચ્ચ સ્થાનિક હીટ ટ્રાન્સફરમાં પ્રવાહીમાં ઘન સપાટીને પ્રોત્સાહન આપે છે; બીજી બાજુ, ફોમ મેટલનો મોટો ચોક્કસ સપાટીનો વિસ્તાર પણ મેટલની સારી હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરીનું એક મહત્વનું કારણ છે. હાલમાં, કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર ટ્રાન્સફર કામગીરી માટે મેટલ ફોમનો અભ્યાસ મુખ્યત્વે એર-સાઇડ ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફર અને રેફ્રિજરન્ટ-સાઇડ ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફર પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
ધાતુના ફીણના એર-સાઇડ ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો માટે, ધાતુના ફીણનો ઉપયોગ એપ્લીકેશનમાં હીટ ડિસીપેશન માટે ફિન્સને બદલે કરવામાં આવે છે જ્યાં પરંપરાગત ફિન્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમ કે કૂલિંગ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો, પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ અને ફિન્ડ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ. કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં, ફ્લો હીટ ટ્રાન્સફર ગુણધર્મો હાલમાં મુખ્યત્વે તાંબા અને એલ્યુમિનિયમ ફોમ ધાતુઓ માટે અભ્યાસ કરવામાં આવે છે જેમાં છિદ્ર ઘનતા સામાન્ય રીતે 40% કરતા ઓછી હોય છે અને 70% અથવા વધુની છિદ્રાળુતા હોય છે.
ચોક્કસ છિદ્રના કદ પર, છિદ્રાળુતા અને પ્રભુત્વના વધારા સાથે હીટ ટ્રાન્સફર રેટ વધે છે. બીજી બાજુ, ચોક્કસ છિદ્રાળુતા માટે, છિદ્રની ઘનતા જેટલી ઊંચી હોય છે, તેટલી ઓછી હીટ ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા, જે વધુ પડતા મોટા છિદ્રોના કદને કારણે હોઈ શકે છે. છિદ્રાળુતા, છિદ્ર ઘનતા અને છિદ્ર વ્યાસના છિદ્ર માળખું પરિમાણો હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરીને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો છે.મેટલ ફીણ. કૂલીંગ ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકોમાં ધાતુના ફીણના ઉપયોગ માટે, ધાતુના ફીણની છિદ્રાળુતા અને ગરમીના વિસર્જનની અસર પર છિદ્ર વ્યાસની અસર ઓર્થોગોનલ પ્રયોગો દ્વારા તપાસવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે ફરજિયાત સંવહન હેઠળ, ફીણ ધાતુની ગરમીના વિસર્જનની કામગીરી છિદ્રની રચના સાથે સંબંધિત છે, જેમાં છિદ્રનું કદ સૌથી વધુ પ્રભાવ ધરાવે છે.
કેટલાક સંશોધન પરિણામો દર્શાવે છે કે હીટ ટ્રાન્સફરને વધારવામાં ફીણ ધાતુની મજબૂત ભૂમિકા હોવા છતાં, હીટ એક્સ્ચેન્જરની કામગીરીની વૃદ્ધિ સાથે પ્રતિકારની વૃદ્ધિ નજીવી નથી. ફોમ મેટલની હીટ ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા નાના દબાણના નુકશાન પર નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે, અને છિદ્ર ઘનતામાં વધારો સાથે દબાણ નુકશાન વધે છે. અભ્યાસના પરિણામો હળવા વજનના અને કોમ્પેક્ટ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા હીટ એક્સ્ચેન્જર્સની ડિઝાઇન અને ફેબ્રિકેશન માટે ઉપદેશક છે. ફોમ મેટલ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ અને સમાન કદના ફિન કરેલા હીટ એક્સ્ચેન્જર્સનો પ્રાયોગિક અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો, અને તે જાણવા મળ્યું હતું કે સમાન પરીક્ષણ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, ફીણવાળા હીટ એક્સ્ચેન્જર કરતાં ફોમ મેટલ હીટ એક્સ્ચેન્જર ઓછું કાર્યક્ષમ હતું, અને દબાણમાં ઘટાડો અને ઘર્ષણ ગુણાંક ફિન કરેલ હીટ એક્સ્ચેન્જર કરતા વધારે હતા. છિદ્રાળુ ફીણ ધાતુની સંવહનીય હીટ ટ્રાન્સફર પર સ્પષ્ટ મજબૂત અસર હોય છે, અને રેનોલ્ડ્સની સંખ્યાના વધારા સાથે મજબૂતીકરણની અસર ઘટે છે; છિદ્રાળુ ફીણ ધાતુ પ્રવાહીના પ્રવાહ પ્રતિકારને દેખીતી રીતે વધારે છે, પરંતુ રેનોલ્ડ્સની સંખ્યા વધવા સાથે પ્રતિકાર વધારોનો ગુણાકાર ઘટે છે. કન્વેક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફરનું વ્યાપક મજબૂતીકરણ અને બે પાસાઓના પ્રવાહમાં દબાણ ઘટાડામાં વધારો જોઈ શકાય છે,છિદ્રાળુ ફીણ મેટલનાના પ્રવાહ દર પ્રસંગો સાથે પ્રવાહી માટે વધુ યોગ્ય છે. ફોમ મેટલમાં એર-સાઇડ ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફરની ભૂમિકા હોય છે, પરંતુ તે જ સમયે હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરીમાં વધારો થાય છે, પ્રતિકાર પણ વધે છે, અને એકંદર કામગીરી પરંપરાગત ફિન્સ કરતાં વધુ ખરાબ છે. સંશોધન દર્શાવે છે કે ફોમ મેટલ ઓછા પ્રવાહના દુર્લભ પ્રસંગો માટે યોગ્ય છે. તેથી, ફીણ મેટલ એર-સાઇડ ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફર એપ્લિકેશન પ્રસંગો ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે, અને પરંપરાગત ફિન હીટ ડિસીપેશન વૈકલ્પિક સંશોધનને આંધળાપણે હાથ ધરી શકતા નથી.

ધાતુના ફીણ તબક્કામાં ફેરફાર દ્વારા રેફ્રિજન્ટના હીટ ટ્રાન્સફરને વધારવામાં પણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે છિદ્રાળુતા નિશ્ચિત હોય છે, ત્યારે છિદ્રની ઘનતા 20 થી 40 PPI સુધી ઘટે છે અને છિદ્રનું કદ ઘટે છે, ત્યારે મોટા સપાટી વિસ્તાર અને વધુ તીવ્ર વિક્ષેપ સાથે ઝીણી કોષની રચનાને કારણે હીટ ટ્રાન્સફર કામગીરી બમણી થાય છે. ઊંચા પ્રવાહ દરે, ઉકળતા હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક વધતા શુષ્કતા સાથે સ્થિર અને ધીમી વૃદ્ધિ જાળવી રાખે છે. ઓપરેટિંગ પ્રેશરમાં ધીમે ધીમે વધારો થવાથી, ઓછી શુષ્કતા પર ઉકળતા હીટ ટ્રાન્સફરની ઘટના ગ્રાઉન્ડ બોઇલિંગ જેવી જ છે, એટલે કે, દબાણમાં વધારો સાથે હીટ ટ્રાન્સફર તીવ્ર બને છે, પરંતુ દબાણ ચોક્કસ હદ સુધી વધે છે તે ઉકળતામાં બગાડની ભૂમિકા ભજવે છે. હીટ ટ્રાન્સફર. કોપર ફોમ ટ્યુબનો હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક પ્રકાશ ટ્યુબ કરતા લગભગ ત્રણ ગણો વધારે છે. શુદ્ધ રેફ્રિજન્ટના કિસ્સામાં, ફોમ મેટલની હાજરી ઉકળતા હીટ ટ્રાન્સફરના પ્રવાહને વધારે છે, અને હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક 185% સુધી વધે છે. તેલ ધરાવતી પરિસ્થિતિઓના કિસ્સામાં, હીટ ટ્રાન્સફરને મજબૂત કરવા માટે મેટલ ફીણની અસર નબળી પડી છે; સમાન પરિસ્થિતિઓમાં, 5PPI ફોમ મેટલની તુલનામાં, 10PPI ફોમ મેટલ હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકમાં 0.6 ગણો વધારો કરી શકે છે, અને નાના છિદ્રનું કદ ફ્લો ઉકળતા હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંકને સુધારી શકે છે.
ફ્લો કન્ડેન્સેશન પ્રેશર ડ્રોપ અને હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક પર સમૂહ પ્રવાહ દર અને બે-તબક્કાના પ્રવાહી શુષ્કતાની અસરોનું વ્યાપકપણે વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પરિણામો દર્શાવે છે કે આંતરિક દિવાલથી ભરેલી વલયાકાર મેટલ ફોમ ટ્યુબનું દબાણ ડ્રોપ પ્રકાશ ટ્યુબ કરતા ઘણું મોટું છે, અને દબાણનો ઘટાડો માસ પ્રવાહ દર અને શુષ્કતાના વધારા સાથે ઝડપથી અને બિનરેખીય રીતે વધે છે. આંતરિક દિવાલથી ભરેલી વલયાકાર મેટલ ફોમ ટ્યુબનો ઘનીકરણ હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક પ્રકાશ ટ્યુબ કરતા મોટો છે, અને હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક સમૂહ પ્રવાહ દર અને શુષ્કતાના વધારા સાથે વધે છે, અને આ પ્રકારનો પ્રવાહ ઘનીકરણ હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક વધે છે. પ્રબલિત ટ્યુબનું પ્રમાણ લાઇટ ટ્યુબ કરતા લગભગ બમણું છે. કારણ કે તેની રુધિરકેશિકા અસર સ્પષ્ટ છે, 130PPI પ્રબલિત ટ્યુબની છિદ્ર ઘનતા શ્રેષ્ઠ અસર છે, 3.06 વખત લાઇટ ટ્યુબ માટે, 40PPI ટ્યુબ મુખ્યત્વે નીચા-પાંસળીવાળી ટ્યુબની રચનાને મજબૂત કરવાના સાધન તરીકે સમાન છે.
કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં,મેટલ ફીણહીટ ટ્રાન્સફરની ભૂમિકાને મજબૂત કરવા માટે સંપૂર્ણપણે ઉપયોગ કરી શકાય છે, પરંતુ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે ફોમ મેટલ વૃદ્ધિની પ્રતિકાર લાક્ષણિકતાઓ પણ ખૂબ જ નોંધપાત્ર છે, કોમ્પેક્ટ હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં ફોમ મેટલની એપ્લિકેશનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે વ્યાપક કામગીરીની જરૂરિયાત છે. વધુમાં, તેલ ધરાવતા લુબ્રિકન્ટની હાજરીમાં, ફોમ ધાતુઓ હીટ ટ્રાન્સફરને બગાડ તરફ દોરી શકે છે, અને રેફ્રિજન્ટના તબક્કાવાર હીટ ટ્રાન્સફર માટે ધાતુના ફીણના ઉન્નત હીટ ટ્રાન્સફરને લ્યુબ્રિકન્ટની અસરોના પ્રકાશમાં ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે.