Ашық жасушалы металл көбіктердің жылу беру қасиеттері

Металл көбік - белгілі бір санды, белгілі бір өлшемді кеуектерді және металл матрицасында белгілі бір кеуектілікті қамтитын көп функциялы композициялық металл материалының бір түрі. Көбік металдың үлкен меншікті бетінің ауданы, үлкен кеуектілігі және аз тығыздығы сияқты бірегей құрылымдық сипаттамалары бар және жылуды диссипациялау (ашық ұяшықты), жылу оқшаулау (жабық ұяшық), дыбысты сіңіру және дірілді сөндіру, жеңіл салмақ сияқты көп функциялы композициялық сипаттамаларға ие. , жоғары меншікті беріктігі, электромагниттік экрандау және т.б., және ол қасиеттерін біріктіретін құрылымдық және функционалдық материал түрі болып табылады термофизика, механика, акустика және электр.
үшінашық жасушалы металл көбік, жоғары кеуектілігі және күрделі үш өлшемді тор құрылымы оны өте жақсы жылу диссипациясына және жоғары жылу беру тиімділігіне ие етеді, бұл ықшам жылу алмастырғыштар, микроэлектрондық құрылғыларды салқындату және т.б. саласында өте кең қолдану перспективасына ие. Ашық ұяшықты көбік металының жылу беру қасиеттері үшін оның зерттеу жағдайы ықшам жылу алмастырғыштарды қолдану аймақтарынан зерттеледі және талданады.
Металл көбікықшам жылу алмастырғыштар үшін
Металл көбіктің жақсартылған жылу беру қасиеттері жалпы танылды. Газ немесе сұйықтық тесіктер арқылы ағып жатқанда, жылу ашық ұяшықты құрылымы бар металл көбік пен сұйықтық арасында мәжбүрлі конвекция түрінде тасымалданады және алмасады. Бір жағынан, металл көбік күрделі үш өлшемді тор құрылымы сұйықтықтың сызықты емес әсерін жасайды, және турбуленттілік дәрежесі де нығайтады, осылайша қатты бетті жоғары жергілікті жылу берудегі сұйықтыққа ықпал етеді; екінші жағынан, көбік металдың үлкен меншікті бетінің ауданы, сонымен қатар металдың жақсы жылу беру өнімділігінің маңызды себебі болып табылады. Қазіргі уақытта ықшам жылу алмастырғышты беру өнімділігі үшін металл көбікті зерттеу негізінен ауа жағынан жақсартылған жылу алмасуға және салқындатқыш жағынан жақсартылған жылу алмасуға бағытталған.
Металл көбіктің ауа жағынан жақсартылған жылу тасымалдағыш қасиеттері үшін салқындатқыш электрондық компоненттер, пластиналық жылу алмастырғыштар және қанатты жылу алмастырғыштар сияқты дәстүрлі қанаттар қолданылатын қолданбаларда жылуды таратуға арналған қалқандардың орнына металл көбік пайдаланылады. Ықшам жылу алмастырғыштарда ағынды жылу беру қасиеттері қазіргі уақытта негізінен кеуектерінің тығыздығы 40% -дан аз және кеуектілігі 70% немесе одан жоғары мыс және алюминий көбік металдары үшін зерттеледі.
Белгілі бір кеуек өлшемінде жылу беру жылдамдығы кеуектіліктің жоғарылауымен жоғарылайды және басым болады. Екінші жағынан, белгілі бір кеуектілік үшін кеуек тығыздығы неғұрлым жоғары болса, жылу беру тиімділігі соғұрлым төмен болады, бұл кеуектер мөлшерінің шамадан тыс үлкен болуына байланысты болуы мүмкін. Кеуектіліктің, кеуектің тығыздығының және диаметрінің кеуек құрылымының параметрлері жылу беру өнімділігіне әсер ететін негізгі факторлар болып табылады.металл көбіктері. Металл көбікті салқындатқыш электрондық компоненттерде қолдану үшін металл көбіктің кеуектілігі мен кеуек диаметрінің жылуды тарату әсеріне әсері ортогональды тәжірибелер арқылы зерттелді. Нәтижелер мәжбүрлі конвекция кезінде көбік металының жылуды тарату өнімділігі кеуек өлшемі ең үлкен әсер ететін кеуек құрылымымен байланысты екенін көрсетеді.
Кейбір зерттеу нәтижелері көрсеткендей, көбік металы жылу беруді арттыруда күшті рөл атқарса да, жылу алмастырғыш өнімділігінің өсуімен бірге кедергінің өсуі шамалы емес. Көбік металдың жылу беру тиімділігі аз қысым жоғалту кезінде айтарлықтай жақсарады, ал қысымның жоғалуы кеуек тығыздығының жоғарылауымен артады. Зерттеу нәтижелері жеңіл және ықшам жоғары тиімді жылу алмастырғыштарды жобалау және жасау үшін нұсқаулық болып табылады. Көбік металдан жасалған жылу алмастырғыштар мен бірдей өлшемдегі қанатты жылу алмастырғыштарға эксперименталды зерттеу жүргізілді және бірдей сынақ жағдайында көбік металды жылу алмастырғыштың қанатты жылу алмастырғышқа қарағанда тиімділігі төмен екендігі анықталды, ал қысымның жоғалуы және үйкеліс коэффициенті қанатты жылу алмастырғышқа қарағанда жоғары болды. Кеуекті көбік металдың конвективті жылу алмасуға айқын күшейтетін әсері бар, ал күшейту әсері Рейнольдс санының жоғарылауымен төмендейді; кеуекті көбік металы сұйықтықтың ағынының кедергісін анық арттырады, бірақ Рейнольдс санының ұлғаюымен кедергінің артуы азаяды. Конвективтік жылу берудің жан-жақты күшеюін және ағындағы қысымның төмендеуін екі аспектіден көруге болады,кеуекті көбік металлағыс жылдамдығы азырақ сұйықтық үшін қолайлырақ. Көбік металдың ауа жағынан жақсартылған жылу беру рөлі бар, бірақ сонымен бірге жылу беру өнімділігі жоғарылайды, қарсылық та өсті және жалпы өнімділік дәстүрлі қанаттарға қарағанда нашар. Зерттеулер көрсеткендей, көбік металы аз ағынды сирек жағдайларда қолайлы. Сондықтан, көбік металды ауа жағынан жақсартылған жылу беруді қолдану жағдайларын ескеру қажет және дәстүрлі финді жылуды таратудың балама зерттеулерін соқыр жүргізе алмайды.

Металл көбік фазалық өзгерістер арқылы хладагенттің жылу беруін арттыруда да рөл атқара алады. Нәтижелер кеуектілік белгілі болған кезде жылу беру өнімділігі екі есе артады, өйткені кеуек тығыздығы 20-дан 40 PPI-ге дейін азаяды және кеуектер мөлшері азаяды, бұл үлкенірек бетінің ауданы бар жасуша құрылымының және қарқынды бұзылулардың арқасында. Жоғары ағындар кезінде қайнау жылу беру коэффициенті құрғақтық артқан сайын тұрақты және баяу өсуді сақтайды. Жұмыс қысымының бірте-бірте жоғарылауымен төмен құрғақтықта қайнау жылу беру құбылысы жердің қайнауына ұқсас, яғни қысымның жоғарылауымен жылу алмасу күшейеді, бірақ қысымның жоғарылауы белгілі бір дәрежеде қайнауда нашарлау рөлін атқарады. жылу беру. Мыс көбік түтіктерінің жылу беру коэффициенті жеңіл түтіктерге қарағанда шамамен үш есе жоғары. Таза хладагент жағдайында көбік металының болуы қайнаған жылу беру ағынын күшейтеді, ал жылу беру коэффициенті 185% -ға дейін артады. Құрамында мұнай бар жағдайларда металл көбіктің жылу беруді күшейту әсері әлсірейді; бірдей жағдайларда, 5PPI көбік металымен салыстырғанда, 10PPI көбік металы жылу беру коэффициентін 0,6 есеге дейін арттыра алады, ал кішірек кеуек өлшемі ағынның қайнау жылу беру коэффициентін жақсарта алады.
Ағынның конденсация қысымының төмендеуіне және жылу беру коэффициентіне массалық ағынның және екі фазалы сұйықтықтың құрғақтығының әсері жан-жақты талданды. Нәтижелер ішкі қабырғасы толтырылған сақиналы металл көбік түтігінің қысымының төмендеуі жеңіл түтікке қарағанда әлдеқайда үлкен екенін және қысымның төмендеуі массалық ағынның және құрғақтықтың жоғарылауымен тез және сызықты емес түрде өсетінін көрсетеді. Ішкі қабырғасы толтырылған сақиналы металл көбік түтігінің конденсациялық жылу беру коэффициенті жеңіл түтікке қарағанда үлкенірек, ал жылу беру коэффициенті массалық ағынның жылдамдығы мен құрғақтық жоғарылауымен артады, ал ағынның конденсациясының жылу беру коэффициенті осы түрдегі күшейтілген түтіктердің саны жеңіл түтікке қарағанда шамамен екі есе көп. Оның капиллярлық әсері айқын болғандықтан, 130PPI күшейтілген түтіктің кеуектерінің тығыздығы ең жақсы әсер болып табылады, жеңіл түтік үшін 3,06 есе, 40PPI түтігі нығайту құралы ретінде негізінен төменгі қырлы түтіктің құрылымына ұқсас.
Шағын жылу алмастырғышта,металл көбікжылу беру рөлін күшейту үшін толығымен пайдаланылуы мүмкін, бірақ зерттеу көбік металының өсуінің қарсылық сипаттамалары да өте маңызды екенін көрсетті, ықшам жылу алмастырғышта көбік металын қолдануды бағалау үшін кешенді өнімділік қажет. Сонымен қатар, құрамында майы бар майлау материалдары болған кезде көбік металдары жылу берудің нашарлауына әкелуі мүмкін, ал салқындатқыштардың фазалық ауыспалы жылу беруі үшін металл көбіктерінің күшейтілген жылу беруін майлау материалдарының әсерін ескере отырып қарастыру қажет.