Paggalugad ng Mga Katangian ng Heat Transfer ng Metal Foam at ang Aplikasyon Nito sa HVAC Industry

Ang pangangailangan sa enerhiya sa mundo ay lumalaki sa bilis na humigit-kumulang 1.3% bawat taon, at ang pagtitipid ng enerhiya at pagbabawas ng emisyon ay isa sa mga mahahalagang estratehiya sa pag-unlad ng bansa, kaya ang mga kagamitan sa pagtitipid ng enerhiya sa larangan ng mga aplikasyon ng enerhiya (pag-convert ng init, pag-iimbak ng init, at paggamit ng init) ay nakakaakit ng maraming atensyon.

Metal foamay isang materyal na teknolohiya sa pagpoproseso na iminungkahi ng Amerikanong siyentipiko na si Sosnick noong 1948, isang uri ng butas na nabuo ng metal ligament-type skeleton at pore unit na magkakaugnay sa mga bukas na selula, ang bawat bukas na selula (pore) ay may kasamang 12~14 pentagonal o hexagonal na ibabaw, ang materyal saaluminyo, bakal, nikel, tanso, keramika, at mga haluang metal, na may mahusay na mga katangian ng parehong tuluy-tuloy na-phase na metal at mga katangian ng mga discrete-phase pores.
Ang mga metal foams ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na pangunahing parameter:
1. Ang diameter ng butas ay ang average na diameter ng mga openings at saklaw mula 0.1 hanggang 10 mm;
2. Ang diameter ng skeleton ay ang average na diameter ng metal skeleton;
3. pore density ay ang bilang ng mga pores bawat pulgada at nauugnay sa laki ng cell, laki ng butas, at laki ng tadyang;
4. porosity ε ay ang volume fraction ng mga pores na nakuha mula sa mass at volume measurements ng sample, mula 80% hanggang 99%, at maaaring ikategorya sa open at closed pores ayon sa kung ang pores ay permeable o hindi.
Dahil sa mga katangian ng daloy ng likido at pagpapalitan ng init, ang aplikasyon sa larangan ng enerhiya ay halos bukas na uri ng butas, na may tuluy-tuloy at walang harang na three-dimensional na istraktura ng butas sa loob, at may mga pores sa pagitan ng solidong balangkas, at ang likido ay maaaring dumaloy. sa loob ng mga pores, na may porosity ε>80%, malaking tiyak na lugar sa ibabaw (1000~5000 m2/m3), malaking thermal conductivity, at mahusay na heat exchange performance, na kadalasang ginagamit sa ang heat exchanger, electronic cooling, at fuel cell. Sa mga pasilidad ng enerhiya ito ay ginagamit sa mga heat exchanger na may naka-embed na foam metal, solar collectors, solar receiver, heat accumulators at iba pa.
Ayon sa mga katangian ng istruktura at pisikal na katangian ng metal foam, siyasatin ang functionalized application ng metal foam sa larangan ng HVAC, ayon sa pagkakabanggit, mula sa paglipat ng init, pagkolekta ng init, pag-iimbak ng init 3 mga aspeto ng mga pangunahing aplikasyon at katangian ng pag-aaral, ang pangunahing ang mga natuklasan ay ang mga sumusunod:
(1) ang heat exchanger na naka-embed sa metal foam ay isang napakahusay na compact heat exchanger, na maaaring tumaas ang convective heat transfer coefficient ng 3~9 na beses; iba't ibang materyales (tanso, aluminyo, nikel) ay maaaring makabuluhang mapabuti ang kakayahan upang palakasin ang init transfer, at iba't ibang mga materyales ay maaaring gumawa ng init transfer koepisyent ay naiiba; foam metal sa teorya ng init transfer sa porosity, pore density, at pagkamatagusin ng butas na butas scale ay upang matukoy ang init transfer ng mga pangunahing parameter ng epektibong; ang mga parameter sa rate ng paglipat ng init, ang pagbaba ng presyon, ang daloy ng pagkabit ng koepisyent ng paglipat ng init ay ang pangunahing parameter; Ang mga parameter sa rate ng paglipat ng init, pagbaba ng presyon, ang daloy ng solid Coupling ng heat transfer coefficient ng mga pangunahing parameter ay kailangang matukoy, ay ang disenyo ng heat exchanger ay ang pangunahing mga parameter ng tagapagpahiwatig.
(2) Ginagamit ang metal foam sa mga pasilidad ng solar collector, dahil sa metal foam na ginamit sa ganitong sitwasyon ng mataas na temperatura, kitang-kita at nangingibabaw ang epekto ng radiation ng init. Ang epekto ng pagkabit ng pagpapadaloy ng init at paglipat ng init ng radiation sa mataas na temperatura sa proseso ng paglipat ng init, pati na rin ang pagtitiyak ng istraktura ng metal foam, ay gumagawa ng mga salik na nakakaapekto sa epektibong thermal conductivity ng metal foam at ang heat transfer mode na marami. at kumplikado. Karaniwang ginagamit ang direktang pagsipsip ng solar collectors at volumetric solar collectors, kung saan ang absorption collector ay ang impluwensya ng metal foam sa solar energy absorption ay nangingibabaw, sa pagitan ng metal, foam at fluid heat transfer ay hindi direktang nakakaapekto sa pagganap ng solar energy receiver; Ang volumetric collector ay ang paggamit ng air flow at solar energy flow sa device, ang geometry at ang material configuration ng metal foam ay sumasakop sa mga pangunahing salik.
(3)Metal foamay ginagamit sa mga thermal energy storage device dahil sa pagpapatuloy ng istraktura at mataas na kahusayan ng thermal conductivity, gamit ang mataas na thermal conductivity nito, mataas na porosity at mataas na tiyak na surface area, at mga phase change na materyales na may malaking kapasidad ng pag-iimbak ng init, simpleng istraktura at hindi na kailangan upang kumonsumo ng karagdagang enerhiya, atbp., ang mga pakinabang ng superposisyon ng komposisyon ng composite phase change materials, mapahusay ang heat transfer ng paraffin, palakasin ang thermal conductivity ng phase change materials, ang pag-aaral ng pagpapabuti ng foam metal sa phase baguhin ang materyal Ang pagpapabuti ng foam metal sa phase change material arrangement, pagbabago ng porosity at pore scale, pagpili ng mga materyales, atbp. sa composite system ng phase change response time, temperatura distribution, heat storage time at heat transfer ay may mahalagang epekto sa ang kasunod na pag-optimize ng disenyo ng kagamitan upang magbigay ng isang tiyak na teoretikal na batayan.