Atvirų porų metalo putų šilumos perdavimo savybės

Metalo putplastis yra daugiafunkcinė kompozicinė metalo medžiaga, turinti tam tikrą skaičių, tam tikro dydžio porų ir tam tikrą metalo matricos poringumą. Putplasčio metalas pasižymi unikaliomis struktūrinėmis savybėmis, tokiomis kaip didelis specifinis paviršiaus plotas, didelis poringumas ir mažas tankis, taip pat turi daugiafunkcinių sudėtinių savybių, tokių kaip šilumos išsklaidymo (atvirų elementų), šilumos izoliacijos (uždarų elementų), garso sugerties ir vibracijos slopinimo, lengvumo. , didelio specifinio stiprumo, elektromagnetinio ekranavimo ir kt., Ir tai yra tam tikra struktūrinė ir funkcinė medžiaga, integruojanti termofizikos, mechanikos, akustika ir elektra.
Užatvirų porų metalo putplastis, dėl didelio poringumo ir sudėtingos trimatės tinklelio struktūros jis turi labai gerą šilumos išsklaidymo ir aukšto šilumos perdavimo efektyvumo, o tai turi labai platų pritaikymo perspektyvą kompaktiškų šilumokaičių, mikroelektroninių prietaisų aušinimo ir pan. Atvirų porolono putplasčio metalo šilumos perdavimo savybėms tirti ir išanalizuoti kompaktinių šilumokaičių taikymo sritis.
Metalo putplastiskompaktiškiems šilumokaičiams
Patobulintos metalo putų šilumos perdavimo savybės buvo visuotinai pripažintos. Kai dujos ar skystis teka per skylutes, šiluma perduodama ir keičiama priverstinės konvekcijos forma tarp atvirų elementų struktūros metalo putplasčio ir skysčio. Viena vertus, sudėtinga trimatė metalo putplasčio tinklelio struktūra sukuria netiesinį skysčio poveikį, taip pat sustiprinamas turbulencijos laipsnis, taip skatinant kietą paviršių į skystį esant dideliam vietiniam šilumos perdavimui; kita vertus, putplasčio metalo didelis specifinis paviršiaus plotas taip pat yra svarbi priežastis, dėl kurios metalas turi geras šilumos perdavimo savybes. Šiuo metu metalo putplasčio, skirto kompaktiško šilumokaičio perdavimo efektyvumui, tyrime daugiausia dėmesio skiriama sustiprintam šilumos perdavimui oro pusėje ir šaltnešio pusėje.
Siekiant pagerinti metalo putplasčio šilumos perdavimo savybes oro pusėje, metalinės putos naudojamos vietoj briaunų šilumai išsklaidyti tais atvejais, kai naudojami tradiciniai pelekai, pvz., aušinimo elektroniniai komponentai, plokšteliniai šilumokaičiai ir šilumokaičiai su briaunomis. Šiuo metu kompaktiškuose šilumokaičiuose srauto šilumos perdavimo savybės daugiausia tiriamos vario ir aliuminio putplasčio metalams, kurių porų tankis paprastai yra mažesnis nei 40 %, o poringumas 70 % ar didesnis.
Esant tam tikram porų dydžiui, šilumos perdavimo greitis didėja didėjant poringumui ir dominuoja. Kita vertus, esant tam tikram poringumui, kuo didesnis porų tankis, tuo mažesnis šilumos perdavimo efektyvumas, o tai gali būti dėl pernelyg didelio porų dydžio. Porų struktūros parametrai akytumas, porų tankis ir porų skersmuo yra pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos šilumos perdavimo charakteristikoms.metalo putos. Taikant metalo putas aušinimo elektroniniuose komponentuose, stačiakampiais eksperimentais buvo tiriamas metalo putplasčio poringumo ir porų skersmens poveikis šilumos išsklaidymo efektui. Rezultatai rodo, kad esant priverstinei konvekcijai, putplasčio metalo šilumos išsklaidymo savybės yra susijusios su porų struktūra, kurioje porų dydis turi didžiausią įtaką.
Kai kurie tyrimų rezultatai rodo, kad nors putplasčio metalas vaidina svarbų vaidmenį didinant šilumos perdavimą, atsparumo augimas nėra nereikšmingas kartu su šilumokaičio našumo augimu. Putplasčio metalo šilumos perdavimo efektyvumas žymiai pagerėja esant mažesniam slėgio nuostoliui, o slėgio nuostoliai didėja didėjant porų tankiui. Tyrimo rezultatai yra naudingi projektuojant ir gaminant lengvus ir kompaktiškus didelio efektyvumo šilumokaičius. Atliktas eksperimentinis putplasčio metalo šilumokaičių ir tokio pat dydžio šilumokaičių su briaunomis tyrimas, kurio metu nustatyta, kad tomis pačiomis bandymo sąlygomis putplasčio metalo šilumokaičio efektyvumas mažesnis nei rutulinio šilumokaičio, o slėgio nuostoliai ir trinties koeficientas buvo didesnis nei briaunoto šilumokaičio. Porėtas putplastis turi akivaizdų stiprinamąjį poveikį konvekciniam šilumos perdavimui, o stiprinamasis poveikis mažėja didėjant Reinoldso skaičiui; dėl porėto putplasčio akivaizdžiai padidėja skysčio pasipriešinimas srautui, tačiau didėjant Reinoldso skaičiui pasipriešinimo padidėjimas mažėja. Matomas visapusiškas konvekcinio šilumos perdavimo stiprinimas ir slėgio kritimo padidėjimas sraute dviem aspektais,porėtas putplastis metalaslabiau tinka skysčiams su mažesniu srautu. Putplasčio metalo vaidmuo yra sustiprintas šilumos perdavimas oro pusėje, tačiau tuo pat metu padidėja šilumos perdavimo efektyvumas, taip pat padidėjo atsparumas, o bendras veikimas yra prastesnis nei tradicinių pelekų. Tyrimai rodo, kad putplasčio metalas tinka retais atvejais. Todėl putplasčio metalo oro pusėje sustiprintas šilumos perdavimas turi atsižvelgti į taikymo atvejus ir negali aklai atlikti tradicinių šilumos išsklaidymo alternatyvių tyrimų.

Metalinės putos taip pat gali atlikti svarbų vaidmenį didinant aušalo šilumos perdavimą keičiant fazę. Rezultatai rodo, kad kai poringumas yra tikras, šilumos perdavimo efektyvumas padvigubėja, nes porų tankis sumažėja nuo 20 iki 40 PPI, o porų dydis mažėja dėl smulkesnės ląstelės struktūros su didesniu paviršiaus plotu ir intensyvesniu perturbavimu. Esant dideliam srautui, virimo šilumos perdavimo koeficientas išlaiko tolygų ir lėtą augimą, didėjant sausumui. Palaipsniui didėjant darbiniam slėgiui, virimo šilumos perdavimo reiškinys esant žemam sausumui yra panašus į žemės virimą, ty šilumos perdavimas sustiprėja didėjant slėgiui, tačiau slėgis iki tam tikro laipsnio pakyla blogina virimo vaidmenį. šilumos perdavimas. Vario putplasčio vamzdžių šilumos perdavimo koeficientas yra maždaug tris kartus didesnis nei šviesos vamzdžių. Gryno šaltnešio atveju putų metalas padidina verdančio šilumos perdavimo srautą, o šilumos perdavimo koeficientas padidėja iki 185%. Esant alyvos turinčioms sąlygoms, metalo putų poveikis šilumos perdavimui stiprinti susilpnėja; tomis pačiomis sąlygomis, palyginti su 5PPI putplasčiu, 10PPI putų metalas gali padidinti šilumos perdavimo koeficientą iki 0,6 karto, o mažesnis porų dydis gali pagerinti srauto virimo šilumos perdavimo koeficientą.
Visapusiškai išanalizuota masės srauto ir dvifazio skysčio sausumo įtaka srauto kondensacijos slėgio kritimui ir šilumos perdavimo koeficientui. Rezultatai rodo, kad vidine sienele užpildyto žiedinio metalinio putplasčio vamzdžio slėgio kritimas yra daug didesnis nei šviesos vamzdžio, o slėgio kritimas sparčiai ir netiesiškai didėja didėjant masės srautui ir sausumui. Vidine sienele užpildyto žiedinio metalinio putplasčio vamzdžio kondensacijos šilumos perdavimo koeficientas yra didesnis nei šviesos vamzdžio, o šilumos perdavimo koeficientas didėja didėjant masės srautui ir sausumui, o šio tipo srauto kondensacijos šilumos perdavimo koeficientas sutvirtintų vamzdžių yra maždaug dvigubai daugiau nei šviesos vamzdžio. Kadangi jo kapiliarinis efektas yra akivaizdus, ​​130PPI sustiprinto vamzdžio porų tankis yra geriausias efektas, o šviesos vamzdžiui 3,06 karto 40PPI vamzdis yra iš esmės panašus į žemo briaunoto vamzdelio struktūrą kaip stiprinimo priemonę.
Kompaktiškame šilumokaityje,metalo putplastisgali būti visiškai panaudotas stiprinant šilumos perdavimo vaidmenį, tačiau tyrimas parodė, kad putplasčio metalo augimo atsparumo charakteristikos taip pat yra labai reikšmingos, todėl reikia visapusiško veikimo, kad būtų galima įvertinti putų metalo panaudojimą kompaktiškame šilumokaityje. Be to, esant alyvos turintiems tepalams, putplasčio metalai gali pabloginti šilumos perdavimą, todėl, atsižvelgiant į tepalų poveikį, reikia atsižvelgti į padidintą metalo putų šilumos perdavimą, skirtą aušinimo agentų fazės šilumos perdavimui.