Utforskning av varmeoverføringsegenskaper til metallskum og dets anvendelse i HVAC-industrien

Verdens energibehov vokser med en hastighet på rundt 1,3 % per år, og energisparing og utslippsreduksjon er en av landets viktige utviklingsstrategier, så energisparende utstyr innen energiapplikasjoner (varmekonvertering, varmelagring og varmeutnyttelse) tiltrekker seg mye oppmerksomhet.

Metallskumer en materialbehandlingsteknologi foreslått av den amerikanske vitenskapsmannen Sosnick i 1948, en slags pore dannet av skjelettet av metall ligament-type og poreenheter sammenkoblet med åpne celler, hver åpen celle (pore) inkluderer 12~14 femkantede eller sekskantede overflater, materiale tilaluminium, stål, nikkel, kobber, keramikk og metallegeringer, som har de utmerkede egenskapene til både det kontinuerlige fasemetallet og egenskapene til diskrete faseporer.
Metallskum er preget av følgende nøkkelparametre:
1. Porediameteren er gjennomsnittsdiameteren til åpningene og varierer fra 0,1 til 10 mm;
2. Skjelettdiameter er gjennomsnittsdiameteren til metallskjelettet;
3. poretetthet er antall porer per tomme og er relatert til cellestørrelse, porestørrelse og ribbestørrelse;
4. porøsitet ε er volumfraksjonen av porene oppnådd fra masse- og volummålinger av prøven, fra 80 % til 99 %, og kan kategoriseres i åpne og lukkede porer i henhold til om porene er permeable eller ikke.
På grunn av egenskapene til væskestrøm og varmeveksling, er applikasjonen i energifeltet for det meste åpen poretype, som har en kontinuerlig og uhindret tredimensjonal porestruktur inni, og det er porer mellom det faste skjelettet, og væsken kan strømme inne i porene, med porøsitet ε>80 %, stort spesifikt overflateareal (1000~5000 m2/m3), stor varmeledningsevne og god varmevekslingsytelse, som er mest brukt i varmeveksleren, elektronisk kjøling og brenselcelle. I energianlegg brukes det i varmevekslere med innebygd skummetall, solfangere, solmottakere, varmeakkumulatorer og så videre.
I henhold til de strukturelle egenskapene og de fysiske egenskapene til metallskum, undersøk den funksjonaliserte bruken av metallskum innen HVAC, henholdsvis fra varmeoverføring, varmesamling, varmelagring 3 aspekter ved hovedapplikasjonene og egenskapene til studien, de viktigste funnene er som følger:
(1) varmeveksleren innebygd i metallskummet er en svært effektiv kompakt varmeveksler, som kan øke den konvektive varmeoverføringskoeffisienten med 3~9 ganger; forskjellige materialer (kobber, aluminium, nikkel) kan betydelig forbedre evnen til å styrke varmeoverføringen, og forskjellige materialer kan gjøre varmeoverføringskoeffisienten forskjellig; skummetall i teorien om varmeoverføring i porøsiteten, poretettheten og permeabiliteten til poreskalaen er å bestemme varmeoverføringen til hovedparametrene til den effektive; parametrene i varmeoverføringshastigheten, trykkfallet, strømmen av koblingen av varmeoverføringskoeffisienten er hovedparameteren; parametere i hastigheten på varmeoverføring, trykkfall, flyt av faststoffet Kobling av varmeoverføringskoeffisienten til hovedparametrene må bestemmes, er utformingen av varmeveksleren er hovedindikatoren parametere.
(2) Metallskum brukes i solfangeranlegg, på grunn av metallskummet som brukes i denne høytemperatursituasjonen, er varmestrålingseffekten åpenbar og dominerende. Koblingseffekten av varmeledning og strålingsvarmeoverføring ved høye temperaturer i varmeoverføringsprosessen, samt spesifisiteten til strukturen til metallskummet, gjør at faktorene som påvirker den effektive termiske ledningsevnen til metallskummet og varmeoverføringsmodusen er flere. og kompleks. Vanligvis brukt er direkte absorpsjon solfangere og volumetriske solfangere, der absorpsjon solfangeren er påvirkning av metallskum på solenergi absorpsjon er dominerende, mellom metall, skum og væske varmeoverføring indirekte påvirker ytelsen til solenergi mottaker; volumetrisk samler er bruken av luftstrøm og solenergistrøm inn i enheten, geometrien og materialkonfigurasjonen til metallskummet opptar hovedfaktorene.
(3)Metallskumbrukes i lagringsenheter for termisk energi på grunn av kontinuiteten til strukturen og høy effektivitet av termisk ledningsevne, ved å bruke dens høye termiske ledningsevne, høye porøsitet og høye spesifikke overflateareal, og faseendringsmaterialer med stor varmelagringskapasitet, enkel struktur og ingen behov å forbruke ekstra energi, etc., fordelene med superposisjonering av sammensetningen av sammensatte faseendringsmaterialer, forbedre varmeoverføringen av parafin, styrke den termiske ledningsevnen til faseendringsmaterialer, studiet av forbedringen av skummetallet i faseendringsmaterialet Forbedring av skummetallet i faseendringsmaterialearrangementet, endre porøsiteten og poreskalaen, valg av materialer osv. på komposittsystemet til faseendringens responstid, temperaturfordeling, varmelagringstid og varmeoverføring har en viktig innvirkning på den påfølgende optimaliseringen av utstyrets design for å gi et visst teoretisk grunnlag.