Proprjetajiet ta 'trasferiment tas-sħana ta' foams tal-metall taċ-ċelluli miftuħa

Fowm tal-metall huwa tip ta 'materjal tal-metall kompost multifunzjonali li fih ċertu numru, ċertu daqs ta' pori, u ċerta porożità fil-matriċi tal-metall. Il-metall tal-fowm għandu karatteristiċi strutturali uniċi bħal erja tal-wiċċ speċifika kbira, porożità kbira u densità żgħira, u għandu karatteristiċi komposti multifunzjonali bħal dissipazzjoni tas-sħana (ċellula miftuħa), insulazzjoni tas-sħana (ċellula magħluqa), assorbiment tal-ħoss u damping tal-vibrazzjoni, ħfief , qawwa speċifika għolja, ilqugħ elettromanjetiku, eċċ., U huwa tip ta 'materjal strutturali u funzjonali li jintegra l-proprjetajiet tat-termofiżika, mekkanika, akustika, u elettriku.
Għalfowm tal-metall b'ċellula miftuħa, il-porożità għolja u l-istruttura kumplessa tal-malji tridimensjonali jagħmluha dissipazzjoni tajba ħafna tas-sħana u effiċjenza għolja fit-trasferiment tas-sħana, li għandha prospett ta 'applikazzjoni wiesa' ħafna fil-qasam ta 'skambjaturi tas-sħana kompatti, tkessiħ ta' apparat mikroelettroniku, eċċ. Għall-proprjetajiet tat-trasferiment tas-sħana tal-metall tal-fowm b'ċellula miftuħa, l-istatus ta 'riċerka tiegħu huwa investigat u analizzat mill-oqsma ta' applikazzjoni ta 'skambjaturi tas-sħana kompatti.
Fowm tal-metallgħal skambjaturi tas-sħana kompatti
Il-proprjetajiet imsaħħa tat-trasferiment tas-sħana tar-ragħwa tal-metall ġew ġeneralment rikonoxxuti. Meta l-gass jew il-likwidu jgħaddi mit-toqob, is-sħana tiġi trasferita u skambjata f'forma ta 'konvezzjoni sfurzata bejn ir-ragħwa tal-metall bi struttura ta' ċellula miftuħa u l-fluwidu. Min-naħa waħda, l-istruttura kumplessa ta 'malji tridimensjonali tar-ragħwa tal-metall tagħmel l-effett mhux lineari tal-fluwidu, u l-grad ta' turbolenza jissaħħaħ ukoll, u b'hekk tippromwovi l-wiċċ solidu għall-fluwidu fit-trasferiment tas-sħana lokali għolja; min-naħa l-oħra, l-erja tal-wiċċ speċifika kbira tal-metall tal-fowm hija wkoll raġuni importanti għall-metall għandu prestazzjoni tajba tat-trasferiment tas-sħana. Fil-preżent, l-istudju tal-fowm tal-metall għall-prestazzjoni tat-trasferiment tal-iskambjatur tas-sħana kompatt jiffoka prinċipalment fuq it-trasferiment tas-sħana mtejba min-naħa tal-arja u t-trasferiment tas-sħana msaħħa fuq il-ġenb tar-refriġerant.
Għall-propjetajiet tat-trasferiment tas-sħana mtejba tan-naħa tal-arja tal-fowm tal-metall, ir-ragħwa tal-metall tintuża minflok ix-xewk għad-dissipazzjoni tas-sħana f'applikazzjonijiet fejn jintużaw xewk tradizzjonali, bħal komponenti elettroniċi li jkessħu, skambjaturi tas-sħana tal-pjanċa, u skambjaturi tas-sħana bil-pinen. Fi skambjaturi tas-sħana kompatti, il-proprjetajiet tat-trasferiment tas-sħana tal-fluss huma attwalment studjati prinċipalment għal metalli tal-fowm tar-ram u tal-aluminju b'densitajiet tal-pori ġeneralment inqas minn 40% u porositajiet ta '70% jew aktar.
F'ċertu daqs tal-pori, ir-rata tat-trasferiment tas-sħana tiżdied biż-żieda tal-porożità u tiddomina. Min-naħa l-oħra, għal ċerta porożità, iktar ma tkun għolja d-densità tal-pori, inqas tkun l-effiċjenza tat-trasferiment tas-sħana, li tista 'tkun dovuta għad-daqs tal-pori eċċessivament kbir. Il-parametri tal-istruttura tal-pori tal-porożità, id-densità tal-pori u d-dijametru tal-pori huma l-fatturi ewlenin li jaffettwaw il-prestazzjoni tat-trasferiment tas-sħana ta 'Fowms tal-metall. Għall-applikazzjoni tal-fowm tal-metall fit-tkessiħ ta 'komponenti elettroniċi, l-effetti tal-porożità tal-fowm tal-metall u d-dijametru tal-pori fuq l-effett tad-dissipazzjoni tas-sħana ġew investigati minn esperimenti ortogonali. Ir-riżultati juru li taħt konvezzjoni sfurzata, il-prestazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana tal-metall tal-fowm hija relatata mal-istruttura tal-pori, li fiha d-daqs tal-pori għandu l-akbar influwenza.
Xi riżultati tar-riċerka juru li għalkemm il-metall tal-fowm għandu rwol qawwi fit-titjib tat-trasferiment tas-sħana, it-tkabbir tar-reżistenza mhuwiex negliġibbli flimkien mat-tkabbir tal-prestazzjoni tal-iskambjatur tas-sħana. L-effiċjenza tat-trasferiment tas-sħana tal-metall tal-fowm titjieb b'mod sinifikanti f'telf ta 'pressjoni iżgħar, u t-telf ta' pressjoni jiżdied maż-żieda tad-densità tal-pori. Ir-riżultati tal-istudju huma istruttivi għad-disinn u l-fabbrikazzjoni ta 'skambjaturi tas-sħana ħfief u kompatti ta' effiċjenza għolja. Twettaq studju sperimentali ta 'skambjaturi tas-sħana tal-metall tal-fowm u skambjaturi tas-sħana bil-pinen tal-istess daqs, u nstab li taħt l-istess kundizzjonijiet tat-test, l-iskambjatur tas-sħana tal-metall tal-fowm kien inqas effiċjenti mill-iskambjatur tas-sħana bil-pinen, u t-telf tal-pressjoni u koeffiċjent tal-frizzjoni kienu ogħla minn dawk tal-iskambjatur tas-sħana bil-pinen. Il-metall tal-fowm poruż għandu effett ta 'tisħiħ ovvju fuq it-trasferiment tas-sħana konvettiva, u l-effett ta' tisħiħ jonqos biż-żieda tan-numru Reynolds; il-metall tal-fowm poruż jagħmel ir-reżistenza tal-fluss tal-fluwidu tiżdied ovvjament, iżda l-multiplikazzjoni taż-żieda tar-reżistenza tonqos biż-żieda tan-numru Reynolds. It-tisħiħ komprensiv tat-trasferiment tas-sħana konvettiva u ż-żieda fil-waqgħa tal-pressjoni fil-fluss ta 'żewġ aspetti jistgħu jidhru,metall tal-fowm porużhuwa aktar adattat għall-fluwidu b'okkażjonijiet iżgħar ta 'rata ta' fluss. Il-metall tal-fowm għandu r-rwol ta 'trasferiment tas-sħana msaħħa fil-ġenb tal-arja, iżda t-titjib tal-prestazzjoni tat-trasferiment tas-sħana fl-istess ħin, ir-reżistenza żdiedet ukoll, u l-prestazzjoni ġenerali hija agħar mill-xewk tradizzjonali. Ir-riċerka turi li l-metall tal-fowm huwa adattat għal okkażjonijiet rari ta 'fluss baxx. Għalhekk, it-trasferiment tas-sħana msaħħa tan-naħa tal-arja tal-metall tal-fowm jeħtieġ li jikkunsidra l-okkażjonijiet tal-applikazzjoni, u ma jistax iwettaq bl-addoċċ ir-riċerka alternattiva tad-dissipazzjoni tas-sħana tal-pinen tradizzjonali.

Il-fowm tal-metall jista 'wkoll ikollu rwol fit-titjib tat-trasferiment tas-sħana tar-refriġerant permezz ta' bidla fil-fażi. Ir-riżultati juru li meta l-porożità hija ċerta, il-prestazzjoni tat-trasferiment tas-sħana tirdoppja hekk kif id-densità tal-pori tonqos minn 20 għal 40 PPI u d-daqs tal-pori jonqos, minħabba l-istruttura taċ-ċelluli ifjen b'erja tal-wiċċ akbar u perturbazzjoni aktar intensa. F'rati ta 'fluss għoljin, il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana jagħli jżomm żieda kostanti u bil-mod biż-żieda tan-nixfa. Biż-żieda gradwali fil-pressjoni operattiva, il-fenomenu tat-trasferiment tas-sħana jagħli f'nixfa baxxa huwa simili għat-togħlija tal-art, jiġifieri, it-trasferiment tas-sħana huwa intensifikat biż-żieda fil-pressjoni, iżda l-pressjoni titla 'sa ċertu punt għandha rwol li tiddeterjora fit-togħlija trasferiment tas-sħana. Il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana tat-tubi tal-fowm tar-ram huwa madwar tliet darbiet ogħla minn dak tat-tubi tad-dawl. Fil-każ ta 'refriġerant pur, il-preżenza ta' metall tal-fowm ittejjeb il-fluss tat-trasferiment tas-sħana jagħli, u l-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana jiżdied sa 185%. Fil-każ ta 'kundizzjonijiet li fihom iż-żejt, l-effett tar-ragħwa tal-metall biex isaħħaħ it-trasferiment tas-sħana huwa mdgħajjef; taħt l-istess kundizzjonijiet, meta mqabbla mal-metall tal-fowm 5PPI, il-metall tal-fowm 10PPI jista 'jżid il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana sa 0.6 darbiet, u daqs tal-pori iżgħar jista' jtejjeb il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana jagħli tal-fluss.
L-effetti tar-rata tal-fluss tal-massa u n-nixfa tal-fluwidu f'żewġ fażijiet fuq il-waqgħa tal-pressjoni tal-kondensazzjoni tal-fluss u l-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana ġew analizzati b'mod komprensiv. Ir-riżultati juru li l-waqgħa tal-pressjoni tat-tubu tal-fowm tal-metall annulari mimli mal-ħajt ta 'ġewwa hija ħafna akbar minn dik tat-tubu tad-dawl, u l-waqgħa tal-pressjoni tiżdied b'mod mgħaġġel u mhux lineari biż-żieda tar-rata tal-fluss tal-massa u n-nixfa. Il-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana tal-kondensazzjoni tat-tubu tal-fowm tal-metall annulari mimli mal-ħajt ta 'ġewwa huwa akbar minn dak tat-tubu tad-dawl, u l-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana jiżdied biż-żieda tar-rata tal-fluss tal-massa u n-nixfa, u l-koeffiċjent tat-trasferiment tas-sħana tal-kondensazzjoni tal-fluss ta' dan it-tip ta 'tubi rinfurzati huwa madwar id-doppju ta' dak tat-tubu tad-dawl. Minħabba li l-effett kapillari tiegħu huwa ovvju, id-densità tal-pori tat-tubu rinfurzat 130PPI hija l-aħjar effett, għat-tubu tad-dawl 3.06 darbiet, tubu 40PPI huwa prinċipalment simili għall-istruttura tat-tubu b'irqad baxx bħala mezz ta 'tisħiħ.
Fl-iskambjatur tas-sħana kompatt,fowm tal-metalljistgħu jiġu utilizzati bis-sħiħ biex isaħħaħ ir-rwol tat-trasferiment tas-sħana, iżda l-istudju wera li l-karatteristiċi tar-reżistenza tat-tkabbir tal-metall tal-fowm huma wkoll sinifikanti ħafna, il-ħtieġa għal prestazzjoni komprensiva biex tiġi evalwata l-applikazzjoni tal-fowm tal-metall fl-iskambjatur tas-sħana kompatt. Barra minn hekk, fil-preżenza ta 'lubrikanti li fihom iż-żejt, il-metalli tal-fowm jistgħu jwasslu għal deterjorament tat-trasferiment tas-sħana, u t-trasferiment imtejjeb tas-sħana tal-fowms tal-metall għat-trasferiment tas-sħana tal-bidla fil-fażi tar-refriġeranti jeħtieġ li jiġi kkunsidrat fid-dawl tal-effetti tal-lubrikanti.