Utforskning av värmeöverföringsegenskaper hos metallskum och dess tillämpning i HVAC-industrin

Världens energiefterfrågan växer med cirka 1,3 % per år, och energibesparing och utsläppsminskning är en av landets viktiga utvecklingsstrategier, så energibesparande utrustning inom energitillämpningar (värmeomvandling, värmelagring och värmeutnyttjande) väcker stor uppmärksamhet.

Metallskumär en materialbearbetningsteknologi som föreslogs av den amerikanske forskaren Sosnick 1948, en sorts por som bildas av skelettet av metall av ligamenttyp och porenheter sammankopplade med öppna celler, varje öppen cell (por) inkluderar 12~14 femkantiga eller hexagonala ytor, material tillaluminium, stål, nickel, koppar, keramik och metallegeringar, som har de utmärkta egenskaperna hos både den kontinuerliga fasmetallen och egenskaperna hos diskreta porer.
Metallskum kännetecknas av följande nyckelparametrar:
1. Pordiametern är medeldiametern för öppningarna och sträcker sig från 0,1 till 10 mm;
2. Skelettdiameter är den genomsnittliga diametern på metallskelettet;
3. pordensitet är antalet porer per tum och är relaterad till cellstorlek, porstorlek och revbensstorlek;
4. porositet ε är volymandelen av porer som erhålls från mass- och volymmätningar av provet, från 80 % till 99 %, och kan kategoriseras i öppna och slutna porer beroende på om porerna är permeabla eller inte.
På grund av egenskaperna hos vätskeflöde och värmeväxling är applikationen inom energifältet mest öppen portyp, som har en kontinuerlig och obehindrad tredimensionell porstruktur inuti, och det finns porer mellan det fasta skelettet, och vätskan kan flöda inuti porerna, med porositet ε>80 %, stor specifik yta (1000~5000 m2/m3), stor värmeledningsförmåga och bra värmeväxlingsprestanda, vilket är används mest i värmeväxlare, elektronisk kylning och bränslecell. I energianläggningar används den i värmeväxlare med inbäddad skummetall, solfångare, solfångare, värmeackumulatorer och så vidare.
Enligt de strukturella egenskaperna och fysiska egenskaperna hos metallskum, undersök den funktionaliserade tillämpningen av metallskum inom HVAC-området, från värmeöverföring, värmeuppsamling, värmelagring 3 aspekter av dess huvudsakliga tillämpningar och egenskaper hos studien, de viktigaste fynden är följande:
(1) värmeväxlaren inbäddad i metallskummet är en mycket effektiv kompakt värmeväxlare, som kan öka den konvektiva värmeöverföringskoefficienten med 3~9 gånger; olika material (koppar, aluminium, nickel) kan avsevärt förbättra förmågan att stärka värmeöverföringen, och olika material kan göra att värmeöverföringskoefficienten är annorlunda; skummetall i teorin om värmeöverföring i porositeten, pordensiteten och permeabiliteten hos porskalan är att bestämma värmeöverföringen av de viktigaste parametrarna för den effektiva; parametrarna i värmeöverföringshastigheten, tryckfallet, flödet av kopplingen av värmeöverföringskoefficienten är huvudparametern; parametrar i hastigheten för värmeöverföring, tryckfall, flöde av den fasta kopplingen av värmeöverföringskoefficienten för de viktigaste parametrarna måste bestämmas, är utformningen av värmeväxlaren är de viktigaste indikatorparametrarna.
(2) Metallskum används i solfångaranläggningar, på grund av metallskummet som används i denna höga temperatursituation är värmestrålningseffekten uppenbar och dominerande. Kopplingseffekten av värmeledning och strålningsvärmeöverföring vid höga temperaturer i värmeöverföringsprocessen, såväl som specificiteten hos metallskummets struktur, gör att faktorerna som påverkar den effektiva värmeledningsförmågan hos metallskummet och värmeöverföringsläget är flera. och komplex. Vanligtvis används direkt absorption solfångare och volymetriska solfångare, där absorptionsfångaren är påverkan av metallskum på solenergi absorption är dominerande, mellan metall, skum och vätska värmeöverföring indirekt påverkar prestanda solenergi mottagare; volumetrisk samlare är användningen av luftflöde och solenergiflöde in i enheten, geometrin och materialkonfigurationen av metallskummet upptar huvudfaktorerna.
(3)Metallskumanvänds i värmeenergilagringsanordningar på grund av kontinuiteten i strukturen och hög effektivitet i värmeledningsförmågan, genom att använda dess höga värmeledningsförmåga, höga porositet och höga specifika ytarea, och fasförändringsmaterial med stor värmelagringskapacitet, enkel struktur och inget behov att förbruka ytterligare energi, etc., fördelarna med överlagring av sammansättningen av sammansatta fasförändringsmaterial, förbättra värmeöverföringen av paraffin, stärka den termiska konduktiviteten hos fasförändringsmaterial, studien av förbättringen av skummetallen i fasförändringsmaterialet Förbättring av skummetallen i fasförändringsmaterialarrangemanget, ändra porositeten och porskala, val av material, etc. på det sammansatta systemet av fasändringens svarstid, temperaturfördelning, värmelagringstid och värmeöverföring har en viktig inverkan på den efterföljande optimeringen av utrustningens design för att ge en viss teoretisk grund.