Բաց բջջային մետաղական փրփուրների ջերմային փոխանցման հատկությունները

Մետաղական փրփուրը մի տեսակ բազմաֆունկցիոնալ կոմպոզիտային մետաղական նյութ է, որը պարունակում է որոշակի քանակություն, որոշակի չափի ծակոտիներ և որոշակի ծակոտկենություն մետաղական մատրիցայում: Փրփուր մետաղն ունի եզակի կառուցվածքային բնութագրեր, ինչպիսիք են մեծ հատուկ մակերեսը, մեծ ծակոտկենությունը և փոքր խտությունը, և ունի բազմաֆունկցիոնալ կոմպոզիտային բնութագրեր, ինչպիսիք են ջերմության ցրումը (բաց խցիկ), ջերմամեկուսացումը (փակ խցիկ), ձայնի կլանումը և թրթռումը մեղմելը, թեթևությունը: , բարձր կոնկրետ ուժ, էլեկտրամագնիսական պաշտպանություն և այլն, և դա կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ նյութի մի տեսակ է, որն ինտեգրում է հատկությունները ջերմաֆիզիկա, մեխանիկա, ակուստիկա և էլեկտրականություն։
Համարբաց բջջային մետաղական փրփուր, բարձր ծակոտկենությունը և բարդ եռաչափ ցանցային կառուցվածքը դարձնում են այն շատ լավ ջերմության ցրում և ջերմության փոխանցման բարձր արդյունավետություն, որն ունի շատ լայն կիրառման հեռանկար կոմպակտ ջերմափոխանակիչների, միկրոէլեկտրոնային սարքերի հովացման և այլնի ոլորտում: Բաց բջիջներով փրփուր մետաղի ջերմային փոխանցման հատկությունների համար նրա հետազոտական ​​կարգավիճակը հետազոտվում և վերլուծվում է կոմպակտ ջերմափոխանակիչների կիրառման տարածքներից:
Մետաղական փրփուրկոմպակտ ջերմափոխանակիչների համար
Ընդհանուր առմամբ ճանաչվել են մետաղական փրփուրի ջերմափոխանակման ուժեղացված հատկությունները: Երբ գազը կամ հեղուկը հոսում է անցքերի միջով, ջերմությունը փոխանցվում և փոխարկվում է հարկադիր կոնվեկցիայի ձևով բաց բջջային կառուցվածքով մետաղական փրփուրի և հեղուկի միջև: Մի կողմից, մետաղական փրփուրի բարդ եռաչափ ցանցային կառուցվածքը դարձնում է հեղուկի ոչ գծային ազդեցությունը, ինչպես նաև ուժեղանում է տուրբուլենտության աստիճանը, դրանով իսկ նպաստելով պինդ մակերեսին դեպի հեղուկ բարձր տեղական ջերմության փոխանցման մեջ. Մյուս կողմից, փրփուր մետաղի մեծ հատուկ մակերեսը նույնպես կարևոր պատճառ է, որ մետաղն ունի ջերմության փոխանցման լավ կատարում: Ներկայումս մետաղական փրփուրի ուսումնասիրությունը կոմպակտ ջերմափոխանակիչի փոխանցման կատարման համար հիմնականում կենտրոնանում է օդի կողմից ուժեղացված ջերմության փոխանցման և սառնագենտի կողմից ուժեղացված ջերմության փոխանցման վրա:
Մետաղական փրփուրի օդի կողմից ուժեղացված ջերմափոխանակման հատկությունների համար մետաղական փրփուրն օգտագործվում է լողակների փոխարեն ջերմության ցրման համար այն ծրագրերում, որտեղ օգտագործվում են ավանդական լողակներ, ինչպիսիք են հովացման էլեկտրոնային բաղադրիչները, թիթեղային ջերմափոխանակիչները և թիթեղավոր ջերմափոխանակիչները: Կոմպակտ ջերմափոխանակիչներում հոսքի ջերմափոխանակման հատկությունները ներկայումս ուսումնասիրվում են հիմնականում պղնձի և ալյումինի փրփուր մետաղների համար, որոնց ծակոտիների խտությունը սովորաբար 40% -ից պակաս է և ծակոտկենությունը 70% կամ ավելի:
Ծակոտիների որոշակի չափի դեպքում ջերմության փոխանցման արագությունը մեծանում է ծակոտկենության մեծացման հետ և գերակշռում: Մյուս կողմից, որոշակի ծակոտկենության դեպքում, որքան բարձր է ծակոտիների խտությունը, այնքան ցածր է ջերմության փոխանցման արդյունավետությունը, ինչը կարող է պայմանավորված լինել ծակոտիների չափազանց մեծ չափերով: Ծակոտիների կառուցվածքի պարամետրերը՝ ծակոտկենությունը, ծակոտիների խտությունը և ծակոտիների տրամագիծը ջերմության փոխանցման արդյունավետության վրա ազդող հիմնական գործոններն են։մետաղական փրփուրներ. Մետաղական փրփուրի կիրառման համար հովացման էլեկտրոնային բաղադրիչներում մետաղական փրփուրի ծակոտկենության և ծակոտիների տրամագծի ազդեցությունը ջերմության ցրման էֆեկտի վրա հետազոտվել են ուղղանկյուն փորձերով: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ հարկադիր կոնվեկցիայի պայմաններում փրփուր մետաղի ջերմության ցրման գործունակությունը կապված է ծակոտիների կառուցվածքի հետ, որտեղ ծակոտիի չափը մեծ ազդեցություն ունի:
Որոշ հետազոտությունների արդյունքներ ցույց են տալիս, որ թեև փրփուր մետաղը մեծ դեր ունի ջերմափոխանակության բարձրացման գործում, դիմադրության աճը աննշան չէ ջերմափոխանակիչի կատարողականի աճի հետ մեկտեղ: Փրփուր մետաղի ջերմային փոխանցման արդյունավետությունը զգալիորեն բարելավվում է ավելի փոքր ճնշման կորստի դեպքում, իսկ ճնշման կորուստը մեծանում է ծակոտիների խտության ավելացման հետ: Հետազոտության արդյունքները ուսանելի են թեթև և կոմպակտ բարձր արդյունավետությամբ ջերմափոխանակիչների նախագծման և արտադրության համար: Կատարվել է փրփուր մետաղական ջերմափոխանակիչների և նույն չափի թիթեղավոր ջերմափոխանակիչների փորձարարական ուսումնասիրություն, և պարզվել է, որ նույն փորձարկման պայմաններում փրփուր մետաղի ջերմափոխանակիչն ավելի քիչ արդյունավետ է, քան թևավոր ջերմափոխանակիչը, և ճնշման կորուստը և Շփման գործակիցները ավելի բարձր էին, քան թևավոր ջերմափոխանակիչի գործակիցը: Ծակոտկեն փրփուր մետաղը ակնհայտ ամրապնդող ազդեցություն ունի կոնվեկտիվ ջերմության փոխանցման վրա, և ամրացնող ազդեցությունը նվազում է Ռեյնոլդսի թվի աճով. ծակոտկեն փրփուր մետաղը ստիպում է հեղուկի հոսքի դիմադրությունը ակնհայտորեն մեծացնել, բայց դիմադրության աճի բազմապատկումը նվազում է Ռեյնոլդսի թվի աճով: Կոնվեկտիվ ջերմության փոխանցման համապարփակ ուժեղացում և ճնշման անկման ավելացում երկու ասպեկտների հոսքում կարելի է տեսնել.ծակոտկեն փրփուր մետաղավելի հարմար է ավելի փոքր հոսքի արագությամբ հեղուկի համար: Փրփուր մետաղը ունի օդի կողմից ուժեղացված ջերմության փոխանցման դեր, բայց միևնույն ժամանակ ջերմության փոխանցման կատարողականի բարելավումը, դիմադրությունը նույնպես մեծացել է, և ընդհանուր կատարումը ավելի վատ է, քան ավանդական լողակները: Հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ փրփուր մետաղը հարմար է ցածր հոսքի հազվադեպ դեպքերի համար: Հետևաբար, փրփուր մետաղից օդի կողմից ուժեղացված ջերմության փոխանցումը պետք է հաշվի առնի կիրառման դեպքերը և չի կարող կուրորեն իրականացնել լողակների ջերմության ցրման ավանդական այլընտրանքային հետազոտություն:

Մետաղական փրփուրը կարող է նաև դեր խաղալ սառնագենտի ջերմության փոխանցման ուժեղացման գործում՝ փուլային փոփոխությամբ: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ երբ ծակոտկենությունը որոշակի է, ջերմության փոխանցման գործունակությունը կրկնապատկվում է, քանի որ ծակոտիների խտությունը նվազում է 20-ից մինչև 40 PPI, իսկ ծակոտիների չափը նվազում է ավելի մեծ մակերեսով և ավելի ինտենսիվ խանգարումներով բջջային կառուցվածքի շնորհիվ: Բարձր հոսքի դեպքում եռացող ջերմության փոխանցման գործակիցը պահպանում է կայուն և դանդաղ աճ՝ աճող չորության հետ մեկտեղ: Աշխատանքային ճնշման աստիճանական աճի դեպքում եռացող ջերմության փոխանցման երևույթը ցածր չորության դեպքում նման է հողի եռացմանը, այսինքն՝ ջերմության փոխանցումը ուժեղանում է ճնշման աճի հետ, բայց ճնշումը որոշակի չափով բարձրանում է եռման վատթարացման դերը։ ջերմության փոխանցում. Պղնձե փրփուր խողովակների ջերմային փոխանցման գործակիցը մոտ երեք անգամ ավելի բարձր է, քան լուսային խողովակները: Մաքուր սառնագենտի դեպքում փրփուր մետաղի առկայությունը ուժեղացնում է եռացող ջերմափոխանակման հոսքը, իսկ ջերմափոխանակման գործակիցը բարձրանում է մինչև 185%-ով։ Յուղ պարունակող պայմանների դեպքում թուլանում է մետաղական փրփուրի ազդեցությունը ջերմափոխանակության ամրապնդման համար. Նույն պայմաններում, համեմատած 5PPI փրփուր մետաղի հետ, 10PPI փրփուր մետաղը կարող է մեծացնել ջերմության փոխանցման գործակիցը մինչև 0,6 անգամ, իսկ ծակոտիների փոքր չափը կարող է բարելավել հոսքի եռման ջերմության փոխանցման գործակիցը:
Զանգվածային հոսքի արագության և երկփուլ հեղուկի չորության ազդեցությունները հոսքի խտացման ճնշման անկման և ջերմափոխանակման գործակիցի վրա համակողմանիորեն վերլուծվել են: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ներքին պատով լցված օղակաձև մետաղական փրփուր խողովակի ճնշման անկումը շատ ավելի մեծ է, քան թեթև խողովակի ճնշումը, և ճնշման անկումը արագ և ոչ գծային է աճում զանգվածային հոսքի արագության և չորության աճով: Ներքին պատով լցված օղակաձև մետաղական փրփուր խողովակի կոնդենսացիոն ջերմային փոխանցման գործակիցը ավելի մեծ է, քան լույսի խողովակը, և ջերմության փոխանցման գործակիցը մեծանում է զանգվածային հոսքի արագության և չորության աճի հետ, և այս տեսակի հոսքի խտացման ջերմության փոխանցման գործակիցը: ամրացված խողովակները մոտ երկու անգամ ավելի են, քան լուսային խողովակները: Քանի որ նրա մազանոթային ազդեցությունը ակնհայտ է, 130PPI ամրացված խողովակի ծակոտիների խտությունը լավագույն ազդեցությունն է, լույսի խողովակի համար 3,06 անգամ, 40PPI խողովակը հիմնականում նման է ցածր կողավոր խողովակի կառուցվածքին որպես ամրացման միջոց:
Կոմպակտ ջերմափոխանակիչում,մետաղական փրփուրկարող է լիովին օգտագործվել ջերմության փոխանցման դերն ուժեղացնելու համար, սակայն ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ փրփուր մետաղի աճի դիմադրության բնութագրերը նույնպես շատ կարևոր են, համապարփակ կատարողականության անհրաժեշտությունը՝ կոմպակտ ջերմափոխանակիչում փրփուր մետաղի կիրառումը գնահատելու համար: Բացի այդ, յուղ պարունակող քսանյութերի առկայության դեպքում փրփուր մետաղները կարող են հանգեցնել ջերմության փոխանցման վատթարացման, և սառնագենտի փուլային փոփոխության ջերմափոխանակման համար մետաղական փրփուրների ուժեղացված ջերմափոխանակությունը պետք է դիտարկվի՝ հաշվի առնելով քսանյութերի ազդեցությունը: