ओपन सेल मेटल फोमचे उष्णता हस्तांतरण गुणधर्म

मेटल फोम हा एक प्रकारचा मल्टीफंक्शनल कंपोझिट मेटल मटेरियल आहे ज्यामध्ये विशिष्ट संख्या, विशिष्ट आकाराचे छिद्र आणि धातूच्या मॅट्रिक्समध्ये विशिष्ट सच्छिद्रता असते. फोम मेटलमध्ये विशिष्ट संरचनात्मक वैशिष्ट्ये आहेत जसे की मोठे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, मोठी सच्छिद्रता आणि लहान घनता, आणि बहु-कार्यात्मक संमिश्र वैशिष्ट्ये आहेत जसे की उष्णता नष्ट करणे (ओपन-सेल), उष्णता इन्सुलेशन (बंद-सेल), ध्वनी शोषण आणि कंपन डंपिंग, हलके , उच्च विशिष्ट सामर्थ्य, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शील्डिंग इ. आणि हे एक प्रकारची संरचनात्मक आणि कार्यात्मक सामग्री आहे. थर्मोफिजिक्स, यांत्रिकी, ध्वनीशास्त्र आणि वीज यांचे गुणधर्म.
साठीओपन-सेल मेटल फोम, उच्च सच्छिद्रता आणि जटिल त्रि-आयामी जाळीच्या संरचनेमुळे ते खूप चांगले उष्णता अपव्यय आणि उच्च उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता देते, ज्यामध्ये कॉम्पॅक्ट हीट एक्सचेंजर्स, मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण कूलिंग इत्यादी क्षेत्रात खूप विस्तृत अनुप्रयोगाची शक्यता आहे. ओपन-सेल फोम मेटलच्या उष्णता हस्तांतरण गुणधर्मांसाठी, कॉम्पॅक्ट हीट एक्सचेंजर्सच्या अनुप्रयोग क्षेत्रांमधून त्याच्या संशोधन स्थितीची तपासणी आणि विश्लेषण केले जाते.
मेटल फोमकॉम्पॅक्ट हीट एक्सचेंजर्ससाठी
मेटल फोमचे वर्धित उष्णता हस्तांतरण गुणधर्म सामान्यतः ओळखले गेले आहेत. जेव्हा वायू किंवा द्रव छिद्रांमधून वाहते तेव्हा उष्णता हस्तांतरित केली जाते आणि ओपन-सेल स्ट्रक्चरसह मेटल फोम आणि द्रव यांच्यामध्ये सक्तीच्या संवहनाच्या स्वरूपात बदलली जाते. एकीकडे, मेटल फोमची जटिल त्रि-आयामी जाळीची रचना द्रवपदार्थाचा नॉनलाइनर प्रभाव बनवते आणि अशांततेची डिग्री देखील मजबूत होते, अशा प्रकारे उच्च स्थानिक उष्णता हस्तांतरणामध्ये द्रवपदार्थ घन पृष्ठभागास प्रोत्साहन देते; दुसरीकडे, फोम मेटलचे मोठे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ हे देखील धातूचे उष्णता हस्तांतरण कार्यप्रदर्शन चांगले असण्याचे एक महत्त्वाचे कारण आहे. सध्या, कॉम्पॅक्ट हीट एक्सचेंजर ट्रान्सफर कामगिरीसाठी मेटल फोमचा अभ्यास प्रामुख्याने एअर-साइड वर्धित उष्णता हस्तांतरण आणि रेफ्रिजरंट-साइड वर्धित उष्णता हस्तांतरणावर केंद्रित आहे.
मेटल फोमच्या एअर-साइड वर्धित उष्णता हस्तांतरण गुणधर्मांसाठी, कूलिंग इलेक्ट्रॉनिक घटक, प्लेट हीट एक्सचेंजर्स आणि फिनन्ड हीट एक्सचेंजर्स यांसारख्या पारंपारिक पंख वापरल्या जाणाऱ्या ऍप्लिकेशन्समध्ये उष्णता नष्ट करण्यासाठी पंखांऐवजी मेटल फोमचा वापर केला जातो. कॉम्पॅक्ट हीट एक्सचेंजर्समध्ये, फ्लो हीट ट्रान्सफर गुणधर्मांचा अभ्यास सध्या प्रामुख्याने तांबे आणि ॲल्युमिनियम फोम धातूंसाठी केला जातो ज्यामध्ये छिद्र घनता 40% पेक्षा कमी आणि 70% किंवा त्याहून अधिक सच्छिद्रता असते.
एका विशिष्ट छिद्राच्या आकारात, सच्छिद्रतेच्या वाढीसह उष्णता हस्तांतरण दर वाढते आणि वर्चस्व वाढते. दुसरीकडे, विशिष्ट सच्छिद्रतेसाठी, छिद्र घनता जितकी जास्त असेल तितकी उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता कमी असेल, जे जास्त प्रमाणात छिद्र आकारामुळे असू शकते. सच्छिद्रता, छिद्र घनता आणि छिद्र व्यासाचे छिद्र संरचना मापदंड हे उष्णता हस्तांतरण कार्यप्रदर्शन प्रभावित करणारे मुख्य घटक आहेत.धातूचे फोम. शीतलक इलेक्ट्रॉनिक घटकांमध्ये मेटल फोमच्या वापरासाठी, मेटल फोम सच्छिद्रता आणि उष्णतेच्या विघटनावर छिद्र व्यासाचा प्रभाव ऑर्थोगोनल प्रयोगांद्वारे तपासला गेला. परिणाम दर्शवितात की सक्तीच्या संवहन अंतर्गत, फोम मेटलची उष्णता नष्ट करण्याची कार्यक्षमता छिद्र संरचनाशी संबंधित आहे, ज्यामध्ये छिद्र आकाराचा सर्वात मोठा प्रभाव असतो.
काही संशोधन परिणाम दर्शवितात की जरी फोम मेटलची उष्णता हस्तांतरण वाढविण्यात मजबूत भूमिका आहे, तरीही उष्णता एक्सचेंजरच्या कार्यक्षमतेच्या वाढीसह प्रतिकारशक्तीची वाढ नगण्य नाही. फोम मेटलची उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता कमी दाबाच्या नुकसानीमध्ये लक्षणीयरीत्या सुधारते आणि छिद्र घनतेच्या वाढीसह दबाव कमी होतो. अभ्यासाचे परिणाम हलके आणि कॉम्पॅक्ट उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या हीट एक्सचेंजर्सच्या डिझाइन आणि निर्मितीसाठी बोधप्रद आहेत. फोम मेटल हीट एक्स्चेंजर्स आणि समान आकाराचे फिनन्ड हीट एक्सचेंजर्स यांचा प्रायोगिक अभ्यास करण्यात आला आणि असे आढळून आले की समान चाचणी परिस्थितीत, फोम मेटल हीट एक्सचेंजर फिनन्ड हीट एक्सचेंजरपेक्षा कमी कार्यक्षम होते आणि दबाव कमी होतो आणि घर्षण गुणांक पंख असलेल्या हीट एक्सचेंजरपेक्षा जास्त होते. सच्छिद्र फोम धातूचा संवहनी उष्णता हस्तांतरणावर स्पष्ट बळकट करणारा प्रभाव असतो आणि रेनॉल्ड्सच्या संख्येच्या वाढीसह मजबुतीकरण प्रभाव कमी होतो; सच्छिद्र फोम धातूमुळे द्रवपदार्थाचा प्रवाह प्रतिरोध वाढतो, परंतु रेनॉल्ड्सच्या संख्येच्या वाढीसह प्रतिकार वाढीचा गुणाकार कमी होतो. संवहनी उष्णता हस्तांतरणाचे सर्वसमावेशक बळकटीकरण आणि दोन पैलूंच्या प्रवाहात दाब कमी होणे दिसून येते,सच्छिद्र फोम धातूलहान प्रवाह दर प्रसंगांसह द्रवपदार्थासाठी अधिक योग्य आहे. फोम मेटलमध्ये एअर-साइड वर्धित उष्णता हस्तांतरणाची भूमिका असते, परंतु त्याच वेळी उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमतेत वाढ होते, प्रतिकार देखील वाढतो आणि एकूण कामगिरी पारंपारिक पंखांपेक्षा वाईट असते. संशोधन असे दर्शविते की फोम मेटल कमी-प्रवाह दुर्मिळ प्रसंगी योग्य आहे. त्यामुळे, फेस धातू एअर-साइड वर्धित उष्णता हस्तांतरण अर्ज प्रसंगी विचार करणे आवश्यक आहे, आणि अंधपणे पारंपारिक पंख उष्णता अपव्यय पर्यायी संशोधन अमलात आणणे शक्य नाही.

फेज बदलाद्वारे रेफ्रिजरंटचे उष्णता हस्तांतरण वाढविण्यात मेटल फोम देखील भूमिका बजावू शकतो. परिणाम दर्शविते की जेव्हा सच्छिद्रता निश्चित असते, तेव्हा छिद्र घनता 20 ते 40 PPI पर्यंत कमी होते आणि छिद्राचा आकार कमी होत असल्याने उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमतेत दुप्पट होते, मोठ्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रासह सूक्ष्म पेशी रचना आणि अधिक तीव्र गोंधळामुळे. उच्च प्रवाह दरांवर, उकळत्या उष्णता हस्तांतरण गुणांक वाढत्या कोरडेपणासह स्थिर आणि मंद वाढ राखतो. ऑपरेटिंग प्रेशरमध्ये हळूहळू वाढ झाल्यामुळे, कमी कोरडेपणावर उकळणारी उष्णता हस्तांतरण घटना जमिनीच्या उकळण्यासारखीच असते, म्हणजे, दाब वाढल्याने उष्णता हस्तांतरण तीव्र होते, परंतु दबाव एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत वाढतो उकळत्यामध्ये बिघडवणारी भूमिका बजावते. उष्णता हस्तांतरण. कॉपर फोम ट्यूबचे उष्णता हस्तांतरण गुणांक प्रकाश ट्यूबच्या तुलनेत सुमारे तीन पट जास्त आहे. शुद्ध रेफ्रिजरंटच्या बाबतीत, फोम मेटलच्या उपस्थितीमुळे उकळत्या उष्णता हस्तांतरणाचा प्रवाह वाढतो आणि उष्णता हस्तांतरण गुणांक 185% पर्यंत वाढतो. तेल-युक्त स्थितीच्या बाबतीत, उष्णता हस्तांतरण मजबूत करण्यासाठी मेटल फोमचा प्रभाव कमकुवत होतो; त्याच परिस्थितीत, 5PPI फोम मेटलच्या तुलनेत, 10PPI फोम मेटल उष्णता हस्तांतरण गुणांक 0.6 पटीने वाढवू शकतो आणि लहान छिद्राचा आकार प्रवाह उकळत्या उष्णता हस्तांतरण गुणांक सुधारू शकतो.
प्रवाह संक्षेपण दाब ड्रॉप आणि उष्णता हस्तांतरण गुणांक यांच्यावर वस्तुमान प्रवाह दर आणि द्वि-चरण द्रव कोरडेपणाचे परिणाम सर्वसमावेशकपणे विश्लेषित केले गेले. परिणाम दर्शवितात की आतील भिंतीने भरलेल्या कंकणाकृती मेटल फोम ट्यूबचा दाब ड्रॉप प्रकाश ट्यूबच्या तुलनेत खूप मोठा आहे आणि द्रव्यमान प्रवाह दर आणि कोरडेपणा वाढल्याने दाब कमी वेगाने आणि अरेखीयपणे वाढते. आतील भिंतीने भरलेल्या कंकणाकृती धातूच्या फोम ट्यूबचा संक्षेपण उष्णता हस्तांतरण गुणांक प्रकाश ट्यूबपेक्षा मोठा असतो आणि उष्णता हस्तांतरण गुणांक वस्तुमान प्रवाह दर आणि कोरडेपणाच्या वाढीसह वाढते आणि या प्रकारच्या प्रवाह संक्षेपण उष्णता हस्तांतरण गुणांक प्रबलित नळ्या प्रकाशाच्या नळीपेक्षा दुप्पट असतात. कारण त्याचा केशिका प्रभाव स्पष्ट आहे, 130PPI प्रबलित ट्यूबची छिद्र घनता हा सर्वोत्तम प्रभाव आहे, प्रकाश ट्यूबसाठी 3.06 वेळा, 40PPI ट्यूब मुख्यत्वे कमी-रिबड ट्यूबच्या संरचनेप्रमाणे मजबूत बनविण्याचे साधन आहे.
कॉम्पॅक्ट हीट एक्सचेंजरमध्ये,धातूचा फेसउष्णता हस्तांतरणाची भूमिका बळकट करण्यासाठी पूर्णपणे वापरली जाऊ शकते, परंतु अभ्यासात असे दिसून आले आहे की फोम मेटलच्या वाढीची प्रतिरोधक वैशिष्ट्ये देखील खूप लक्षणीय आहेत, कॉम्पॅक्ट हीट एक्सचेंजरमध्ये फोम मेटलच्या वापराचे मूल्यांकन करण्यासाठी सर्वसमावेशक कामगिरीची आवश्यकता आहे. याव्यतिरिक्त, तेल-युक्त स्नेहकांच्या उपस्थितीत, फोम धातूमुळे उष्णता हस्तांतरण बिघडू शकते आणि रेफ्रिजरंट्सच्या फेज बदलाच्या उष्णता हस्तांतरणासाठी मेटल फोम्सचे वर्धित उष्णता हस्तांतरण वंगणांच्या प्रभावाच्या प्रकाशात विचारात घेणे आवश्यक आहे.