Ochiq hujayrali metall ko'piklarning issiqlik uzatish xususiyatlari

Metall ko'pik - bu ma'lum miqdordagi, ma'lum hajmdagi gözenekler va metall matritsadagi ma'lum bir g'ovaklikni o'z ichiga olgan ko'p funktsiyali kompozit metall materialdir. Ko'pikli metall katta o'ziga xos sirt maydoni, katta g'ovaklilik va kichik zichlik kabi noyob strukturaviy xususiyatlarga ega va issiqlik tarqalishi (ochiq hujayra), issiqlik izolyatsiyasi (yopiq hujayra), tovushni yutish va tebranishlarni pasaytirish, engil vazn kabi ko'p funktsiyali kompozit xususiyatlarga ega. , yuqori o'ziga xos kuch, elektromagnit ekranlash va boshqalar va bu xususiyatlarni birlashtiruvchi strukturaviy va funktsional materialning bir turi. termofizika, mexanika, akustika va elektr.
uchunochiq hujayrali metall ko'pik, yuqori gözeneklilik va murakkab uch o'lchamli mash tuzilishi uni juda yaxshi issiqlik tarqalishi va yuqori issiqlik uzatish samaradorligiga ega bo'lib, ixcham issiqlik almashinuvchilari, mikroelektron qurilmalarni sovutish va boshqalar sohasida juda keng qo'llash istiqboliga ega. Ochiq hujayrali ko'pikli metallning issiqlik o'tkazuvchanlik xususiyatlari uchun uning tadqiqot holati ixcham issiqlik almashtirgichlarni qo'llash sohalaridan o'rganiladi va tahlil qilinadi.
Metall ko'pikixcham issiqlik almashinuvchilari uchun
Metall ko'pikning yaxshilangan issiqlik uzatish xususiyatlari odatda e'tirof etilgan. Gaz yoki suyuqlik teshiklardan oqib o'tganda, issiqlik ochiq hujayrali tuzilishga ega bo'lgan metall ko'pik va suyuqlik o'rtasida majburiy konvektsiya shaklida uzatiladi va almashinadi. Bir tomondan, metall ko'pikning murakkab uch o'lchovli mash tuzilishi suyuqlikning chiziqli bo'lmagan ta'sirini ta'minlaydi va turbulentlik darajasi ham mustahkamlanadi, shu bilan qattiq sirtni yuqori mahalliy issiqlik uzatishda suyuqlikka yordam beradi; boshqa tomondan, ko'pikli metallning katta o'ziga xos sirt maydoni ham metallning yaxshi issiqlik uzatish ko'rsatkichlariga ega bo'lishining muhim sababidir. Hozirgi vaqtda ixcham issiqlik almashinuvchining o'tkazuvchanligi uchun metall ko'pikni o'rganish asosan havo tomonida yaxshilangan issiqlik o'tkazuvchanligiga va sovutgich tomonidan yaxshilangan issiqlik uzatishga qaratilgan.
Metall ko'pikning havo tomondan yaxshilangan issiqlik o'tkazuvchanlik xususiyatlari uchun an'anaviy qanotlar ishlatiladigan ilovalarda, masalan, sovutish elektron komponentlari, plastinka issiqlik almashtirgichlari va qanotli issiqlik almashinuvchilari issiqlik tarqalishi uchun qanotlar o'rniga metall ko'pik ishlatiladi. Yilni issiqlik almashtirgichlarda oqimning issiqlik uzatish xususiyatlari hozirgi vaqtda asosan mis va alyuminiy ko'pikli metallar uchun o'rganiladi, ular g'ovak zichligi odatda 40% dan kam va g'ovakligi 70% yoki undan ko'p.
Ma'lum bir g'ovak hajmida issiqlik uzatish tezligi g'ovaklikning ortishi bilan ortadi va hukmronlik qiladi. Boshqa tomondan, ma'lum bir g'ovaklik uchun, g'ovak zichligi qanchalik baland bo'lsa, issiqlik uzatish samaradorligi past bo'ladi, bu esa haddan tashqari katta g'ovak hajmiga bog'liq bo'lishi mumkin. G'ovaklik, g'ovak zichligi va gözenek diametrining g'ovak strukturasi parametrlari issiqlik uzatish ko'rsatkichlariga ta'sir qiluvchi asosiy omillardir.metall ko'piklar. Sovutish elektron komponentlarida metall ko'pikni qo'llash uchun metall ko'pikning porozligi va gözenek diametrining issiqlik tarqalishi ta'siriga ta'siri ortogonal tajribalar bilan o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, majburiy konvektsiya ostida ko'pikli metallning issiqlik tarqalishi ko'rsatkichi g'ovak o'lchami eng katta ta'sirga ega bo'lgan gözenek tuzilishi bilan bog'liq.
Ba'zi tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki, ko'pikli metall issiqlik uzatishni kuchaytirishda kuchli rolga ega bo'lsa-da, issiqlik almashinuvchisining ishlashi bilan birga qarshilikning o'sishi ham ahamiyatsiz emas. Ko'pikli metallning issiqlik uzatish samaradorligi kichikroq bosim yo'qotilishida sezilarli darajada yaxshilanadi va bosimning yo'qolishi gözeneklerin zichligi oshishi bilan ortadi. Tadqiqot natijalari engil va ixcham yuqori samarali issiqlik almashtirgichlarni loyihalash va ishlab chiqarish uchun foydalidir. Bir xil o'lchamdagi ko'pikli metall issiqlik almashtirgichlar va qanotli issiqlik almashtirgichlarning eksperimental tadqiqoti o'tkazildi va bir xil sinov sharoitida ko'pikli metall issiqlik almashtirgich qanotli issiqlik almashtirgichga qaraganda kamroq samarali ekanligi va bosimning yo'qolishi va ishqalanish koeffitsienti qanotli issiqlik almashtirgichga qaraganda yuqori edi. Gözenekli ko'pikli metall konvektiv issiqlik uzatishda aniq mustahkamlovchi ta'sirga ega va Reynolds sonining ko'payishi bilan mustahkamlash ta'siri kamayadi; g'ovakli ko'pikli metall suyuqlikning oqim qarshiligini aniq oshiradi, lekin qarshilikning ko'payishi Reynolds sonining ortishi bilan kamayadi. Konvektiv issiqlik uzatishni har tomonlama mustahkamlash va oqimdagi bosimning pasayishini ikki jihatdan ko'rish mumkin,g'ovakli ko'pikli metalloqim tezligi kichikroq bo'lgan suyuqlik uchun ko'proq mos keladi. Ko'pikli metall havo tomondan yaxshilangan issiqlik uzatish roliga ega, lekin ayni paytda issiqlik o'tkazuvchanligini oshirish, qarshilik ham oshdi va umumiy ishlash an'anaviy qanotlarga qaraganda yomonroq. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, ko'pikli metall kam oqimli kamdan-kam hollarda mos keladi. Shuning uchun, ko'pikli metall havo tomonida yaxshilangan issiqlik uzatishni qo'llash holatlarini hisobga olish kerak va an'anaviy fin issiqlik tarqalishining muqobil tadqiqotlarini ko'r-ko'rona amalga oshira olmaydi.

Metall ko'pik, shuningdek, fazani o'zgartirish orqali sovutgichning issiqlik o'tkazuvchanligini oshirishda ham rol o'ynashi mumkin. Natijalar shuni ko'rsatadiki, g'ovaklik aniq bo'lganda, issiqlik uzatish ko'rsatkichi g'ovak zichligi 20 dan 40 PPI gacha kamayishi va g'ovak hajmining kamayishi bilan ikki baravar ko'payadi, chunki kattaroq sirt maydoni va yanada kuchli buzilish bilan nozik hujayra tuzilishi. Yuqori oqim tezligida qaynayotgan issiqlik uzatish koeffitsienti quruqlikning oshishi bilan barqaror va sekin o'sishni saqlaydi. Ish bosimining bosqichma-bosqich oshishi bilan past quruqlikda qaynayotgan issiqlik uzatish hodisasi tuproq qaynashiga o'xshaydi, ya'ni bosimning oshishi bilan issiqlik almashinuvi kuchayadi, lekin bosimning ma'lum darajada ko'tarilishi qaynashda yomonlashtiruvchi rol o'ynaydi. issiqlik uzatish. Mis ko'pikli quvurlarning issiqlik uzatish koeffitsienti yorug'lik quvurlariga qaraganda taxminan uch baravar yuqori. Sof sovutgich bo'lsa, ko'pikli metallning mavjudligi qaynayotgan issiqlik uzatish oqimini kuchaytiradi va issiqlik uzatish koeffitsienti 185% gacha oshiriladi. Yog 'o'z ichiga olgan sharoitlarda metall ko'pikning issiqlik uzatishni kuchaytirish ta'siri zaiflashadi; Xuddi shu sharoitda, 5PPI ko'pikli metall bilan solishtirganda, 10PPI ko'pikli metall issiqlik uzatish koeffitsientini 0,6 barobarga oshirishi mumkin va kichikroq g'ovak hajmi oqim qaynoq issiqlik uzatish koeffitsientini yaxshilashi mumkin.
Ommaviy oqim tezligi va ikki fazali suyuqlik quruqligining oqim kondensatsiyasi bosimining pasayishiga va issiqlik uzatish koeffitsientiga ta'siri har tomonlama tahlil qilindi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, ichki devor bilan to'ldirilgan halqali metall ko'pikli trubaning bosim tushishi yorug'lik trubkasidan ancha kattaroqdir va bosimning pasayishi massa oqimi va quruqlikning oshishi bilan tez va chiziqli bo'lmagan tarzda oshadi. Ichki devor bilan to'ldirilgan halqali metall ko'pikli trubaning kondensatsiya issiqlik uzatish koeffitsienti yorug'lik trubkasidan kattaroqdir va issiqlik uzatish koeffitsienti massa oqim tezligi va quruqlikning oshishi bilan ortadi va bu turdagi oqim kondensatsiyasi issiqlik uzatish koeffitsienti. mustahkamlangan quvurlar yorug'lik trubkasidan taxminan ikki baravar ko'p. Uning kapillyar ta'siri aniq bo'lgani uchun, 130PPI mustahkamlangan trubaning gözenek zichligi eng yaxshi ta'sirdir, yorug'lik trubkasi uchun 3,06 marta, 40PPI trubkasi asosan mustahkamlash vositasi sifatida past qovurg'ali trubaning tuzilishiga o'xshaydi.
Yilni issiqlik almashtirgichda,metall ko'pikissiqlik uzatish rolini kuchaytirish uchun to'liq ishlatilishi mumkin, ammo tadqiqot shuni ko'rsatdiki, ko'pikli metall o'sishining qarshilik xususiyatlari ham juda muhim, ixcham issiqlik almashtirgichda ko'pikli metallni qo'llashni baholash uchun keng qamrovli ishlash zarurati. Bundan tashqari, yog 'tarkibidagi moylash materiallari mavjud bo'lganda, ko'pikli metallar issiqlik uzatishning yomonlashishiga olib kelishi mumkin va sovutgichlarning fazali o'zgaruvchan issiqlik o'tkazuvchanligi uchun metall ko'piklarning yaxshilangan issiqlik o'tkazuvchanligini moylash materiallarining ta'sirini hisobga olgan holda hisobga olish kerak.