Metāla putu siltuma pārneses raksturlielumu izpēte un to pielietojums HVAC rūpniecībā

Pasaulē pieprasījums pēc enerģijas pieaug aptuveni par 1,3% gadā, un enerģijas taupīšana un emisiju samazināšana ir viena no svarīgākajām valsts attīstības stratēģijām, tāpēc energotaupības iekārtas enerģijas lietojumu jomā (siltuma pārveide, siltuma uzglabāšana un siltuma izmantošana) piesaista lielu uzmanību.

Metāla putasir materiālu apstrādes tehnoloģija, ko 1948. gadā ierosināja amerikāņu zinātnieks Sosniks, sava veida poras, ko veido metāla saišu tipa skelets un poru vienības, kas savstarpēji savienotas ar atvērtām šūnām, katrai atvērtai šūnai (porai) ir 12–14 piecstūra vai sešstūra virsmas, materiāls uzalumīnija, tērauds, niķelis, varš, keramika un metālu sakausējumi, kam piemīt izcilas gan nepārtrauktas fāzes metāla, gan diskrētu fāžu poru īpašības.
Metāla putas raksturo šādi galvenie parametri:
1. Poru diametrs ir vidējais atveru diametrs un svārstās no 0,1 līdz 10 mm;
2. Skeleta diametrs ir metāla skeleta vidējais diametrs;
3. poru blīvums ir poru skaits collā un ir saistīts ar šūnas izmēru, poru izmēru un ribu izmēru;
4. Porainība ε ir poru tilpuma daļa, kas iegūta no parauga masas un tilpuma mērījumiem, diapazonā no 80 % līdz 99 %, un to var iedalīt atvērtās un slēgtās porās atkarībā no tā, vai poras ir vai nav caurlaidīgas.
Šķidruma plūsmas un siltuma apmaiņas īpašību dēļ pielietojums enerģijas laukā galvenokārt ir atvērts poru veids, kura iekšpusē ir nepārtraukta un netraucēta trīsdimensiju poru struktūra, un starp cieto skeletu ir poras, un šķidrums var plūst poru iekšpusē, ar porainību ε>80%, lielu īpatnējo virsmu (1000–5000 m2/m3), lielu siltumvadītspēju un labu siltuma apmaiņas veiktspēju, ko galvenokārt izmanto siltummainis, elektroniskā dzesēšana un degvielas šūna. Enerģētikas objektos to izmanto siltummaiņos ar iestrādātu putu metālu, saules kolektoros, saules uztvērējos, siltuma akumulatoros un tā tālāk.
Atbilstoši metāla putu strukturālajām īpašībām un fizikālajām īpašībām izpētīt metāla putu funkcionalizēto pielietojumu HVAC jomā, attiecīgi no siltuma pārneses, siltuma savākšanas, siltuma uzkrāšanas 3 tā galveno pielietojumu aspekti un pētījuma raksturojums, galvenais secinājumi ir šādi:
(1) Metāla putās iestrādātais siltummainis ir ļoti efektīvs kompakts siltummainis, kas var palielināt konvektīvās siltuma pārneses koeficientu 3–9 reizes; dažādi materiāli (varš, alumīnijs, niķelis) var ievērojami uzlabot spēju stiprināt siltuma pārnesi, un dažādi materiāli var padarīt siltuma pārneses koeficientu atšķirīgu; putu metāls siltuma pārneses teorijā porainības, poru blīvuma un poru skalas caurlaidības ir noteikt siltuma pārneses galveno parametru efektīvu; siltuma pārneses ātruma parametri, spiediena kritums, siltuma pārneses koeficienta savienojuma plūsma ir galvenais parametrs; parametri siltuma pārneses ātrumā, spiediena kritums, cietās vielas plūsma. Nepieciešams noteikt galveno parametru siltuma pārneses koeficientu, ir siltummaiņa dizains ir galvenais indikators parametriem.
(2) Metāla putas tiek izmantotas saules kolektoru iekārtās, jo šajā augstas temperatūras situācijā izmantotās metāla putas siltuma starojuma efekts ir acīmredzams un dominējošs. Siltuma vadīšanas un starojuma siltuma pārneses savienojuma efekts augstā temperatūrā siltuma pārneses procesā, kā arī metāla putu struktūras specifika padara faktorus, kas ietekmē metāla putu efektīvo siltumvadītspēju un siltuma pārneses režīmu, daudzkārtējus. un sarežģīti. Parasti tiek izmantoti tiešās absorbcijas saules kolektori un tilpuma saules kolektori, kuros absorbcijas kolektors ir metāla putu ietekme uz saules enerģijas absorbciju, starp metālu, putām un šķidrumu siltuma pārnese netieši ietekmē saules enerģijas uztvērēja darbību; tilpuma kolektors ir gaisa plūsmas un saules enerģijas plūsmas izmantošana ierīcē, ģeometrija un metāla putu materiāla konfigurācija aizņem galvenos faktorus.
(3)Metāla putastiek izmantots siltumenerģijas uzkrāšanas ierīcēs struktūras nepārtrauktības un augstas siltumvadītspējas efektivitātes dēļ, izmantojot tā augsto siltumvadītspēju, augsto porainību un lielu īpatnējo virsmu, kā arī fāzes maiņas materiālus ar lielu siltuma uzglabāšanas jaudu, vienkāršu struktūru un bez nepieciešamības patērēt papildu enerģiju utt., kompozītmateriālu fāzes maiņas materiālu kompozīcijas superpozīcijas priekšrocības, uzlabot parafīna siltuma pārnesi, stiprināt fāzes maiņas materiālu siltumvadītspēju, pētīt putu metāla uzlabošanos fāzē mainīt materiālu Putu metāla uzlabošana fāzes maiņas materiāla izkārtojumā, porainības un poru skalas maiņa, materiālu izvēle utt. uz salikto sistēmu fāzes maiņas reakcijas laiks, temperatūras sadalījums, siltuma uzglabāšanas laiks un siltuma pārnese būtiski ietekmē sekojošā aprīkojuma konstrukcijas optimizācija, lai nodrošinātu noteiktu teorētisko bāzi.