Hitte-oordrag eienskappe van oopsel metaal skuim

Metaalskuim is 'n soort multifunksionele saamgestelde metaalmateriaal wat 'n sekere aantal, 'n sekere grootte porieë en 'n sekere porositeit in die metaalmatriks bevat. Skuimmetaal het unieke strukturele eienskappe soos groot spesifieke oppervlakarea, groot porositeit en klein digtheid, en het multifunksionele saamgestelde eienskappe soos hitteafvoer (oopsel), hitte-isolasie (geslote sel), klankabsorpsie en vibrasiedemping, liggewig , hoë spesifieke sterkte, elektromagnetiese afskerming, ens., En dit is 'n soort strukturele en funksionele materiaal wat die eienskappe van termofisika integreer, meganika, akoestiek en elektrisiteit.
Viroopsel metaalskuim, die hoë porositeit en komplekse driedimensionele maasstruktuur maak dit baie goeie hitteafvoer en hoë hitte-oordragdoeltreffendheid, wat 'n baie breë toepassingsvooruitsig het op die gebied van kompakte hitteruilers, mikro-elektroniese toestelverkoeling, ensovoorts. Vir die hitte-oordrag-eienskappe van oopsel-skuimmetaal word die navorsingstatus daarvan ondersoek en ontleed vanuit die toepassingsareas van kompakte hitteruilers.
Metaal skuimvir kompakte hitteruilers
Die verbeterde hitte-oordrag eienskappe van metaalskuim is algemeen erken. Wanneer die gas of vloeistof deur die gate vloei, word die hitte oorgedra en verwissel in die vorm van gedwonge konveksie tussen die metaalskuim met 'n oopselstruktuur en die vloeistof. Aan die een kant maak die komplekse driedimensionele maasstruktuur van die metaalskuim die nie-lineêre effek van die vloeistof, en die mate van turbulensie word ook versterk, en sodoende die soliede oppervlak na die vloeistof in die hoë plaaslike hitte-oordrag bevorder; aan die ander kant, die skuim metaal groot spesifieke oppervlak is ook 'n belangrike rede vir die metaal het 'n goeie hitte-oordrag prestasie. Op die oomblik fokus die studie van metaalskuim vir kompakte hitteruiler-oordragprestasie hoofsaaklik op lug-kant verbeterde hitte-oordrag en koelmiddel-kant verbeterde hitte-oordrag.
Vir die lug-kant verbeterde hitte-oordrag eienskappe van metaal skuim, word metaal skuim gebruik in plaas van vinne vir hitte afvoer in toepassings waar tradisionele vinne gebruik word, soos koel elektroniese komponente, plaat hitteruilers, en vinne hitteruilers. In kompakte hitteruilers word die vloei-hitte-oordrag-eienskappe tans hoofsaaklik bestudeer vir koper- en aluminiumskuimmetale met poriedigthede oor die algemeen minder as 40% en porositeite van 70% of meer.
By 'n sekere poriegrootte neem die hitte-oordragtempo toe met die toename van porositeit en oorheers. Aan die ander kant, vir 'n sekere porositeit, hoe hoër die porieëdigtheid, hoe laer is die hitte-oordragdoeltreffendheid, wat as gevolg van die buitensporige groot porieë kan wees. Die poriestruktuurparameters van porositeit, porieëdigtheid en poriedeursnee is die hooffaktore wat die hitte-oordragprestasie vanmetaal skuim. Vir die aanwending van metaalskuim in verkoelende elektroniese komponente, is die effekte van metaalskuimporositeit en porie deursnee op die hitte-afvoer effek deur ortogonale eksperimente ondersoek. Die resultate toon dat onder gedwonge konveksie, die hitte-afvoerprestasie van skuimmetaal verband hou met die poriestruktuur, waarin die poriegrootte die grootste invloed het.
Sommige navorsingsresultate toon dat alhoewel die skuimmetaal 'n sterk rol speel in die bevordering van hitte-oordrag, die groei van weerstand nie weglaatbaar is saam met die groei van hitteruiler prestasie nie. Die hitte-oordragdoeltreffendheid van skuimmetaal word aansienlik verbeter by kleiner drukverlies, en die drukverlies neem toe met die toename in porieëdigtheid. Die resultate van die studie is insiggewend vir die ontwerp en vervaardiging van liggewig en kompakte hoë-doeltreffendheid hitteruilers. 'n Eksperimentele studie van skuimmetaal-hitteruilers en vin-hitteruilers van dieselfde grootte is uitgevoer, en daar is gevind dat die skuimmetaal-hitteruiler onder dieselfde toetstoestande minder doeltreffend was as die vin-hitteruiler, en die drukverlies en wrywingskoëffisiënt was hoër as dié van die vin-hitteruiler. Die poreuse skuimmetaal het 'n duidelike versterkende effek op konvektiewe hitte-oordrag, en die versterkende effek neem af met die toename van Reynolds-getal; die poreuse skuimmetaal laat die vloeiweerstand van vloeistof natuurlik toeneem, maar die vermenigvuldiging van weerstandverhoging neem af met die toename van Reynoldsgetal. Omvattende versterking van konvektiewe hitte-oordrag en toename in die drukval in die vloei van twee aspekte kan gesien word,poreuse skuimmetaalis meer geskik vir die vloeistof met kleiner vloeitempo geleenthede. Skuimmetaal het die rol van lug-kant verbeterde hitte-oordrag, maar hitte-oordrag prestasie verbetering op dieselfde tyd, die weerstand ook toegeneem, en die algehele prestasie is erger as die tradisionele vinne. Navorsing toon dat skuimmetaal geskik is vir laevloei seldsame geleenthede. Daarom, skuim metaal lug-kant verbeterde hitte-oordrag moet die toepassing geleenthede oorweeg, en kan nie blindelings uit te voer die tradisionele vin hitte-afvoer alternatiewe navorsing.

Die metaalskuim kan ook 'n rol speel in die verbetering van die hitte-oordrag van koelmiddel deur faseverandering. Die resultate toon dat wanneer die porositeit seker is, die hitte-oordragprestasie verdubbel namate die porieëdigtheid van 20 tot 40 PPI afneem en die poriegrootte afneem, as gevolg van die fyner selstruktuur met 'n groter oppervlakte en meer intense versteuring. By hoë vloeitempo's handhaaf die kokende hitte-oordragkoëffisiënt 'n bestendige en stadige toename met toenemende droogte. Met die geleidelike toename in bedryfsdruk, is die kookhitte-oordragverskynsel by lae droogte soortgelyk aan grondkook, dit wil sê die hitte-oordrag word versterk met die toename in druk, maar die druk styg tot 'n sekere mate speel 'n verslegtende rol in die kook hitte-oordrag. Die hitte-oordragkoëffisiënt van koperskuimbuise is ongeveer drie keer hoër as dié van ligbuise. In die geval van suiwer koelmiddel, verhoog die teenwoordigheid van skuimmetaal die vloei van kokende hitte-oordrag, en die hitte-oordragkoëffisiënt word met tot 185% verhoog. In die geval van oliebevattende toestande word die effek van metaalskuim om hitte-oordrag te versterk verswak; onder dieselfde toestande, in vergelyking met 5PPI-skuimmetaal, kan 10PPI-skuimmetaal die hitte-oordragkoëffisiënt met tot 0,6 keer verhoog, en kleiner poriegrootte kan die vloei-kokende hitte-oordragkoëffisiënt verbeter.
Die effekte van massavloeitempo en twee-fase vloeistofdroogte op vloeikondensasie drukval en hitte-oordragkoëffisiënt is omvattend ontleed. Die resultate toon dat die drukval van die binnewand-gevulde ringvormige metaalskuimbuis baie groter is as dié van die ligbuis, en die drukval neem vinnig en nie-lineêr toe met die toename in massavloeitempo en droogheid. Die kondensasie hitte-oordragkoëffisiënt van die binnewand gevulde ringvormige metaalskuimbuis is groter as dié van die ligbuis, en die hitte-oordragkoëffisiënt neem toe met die toename in massavloeitempo en droogheid, en die vloeikondensasie hitte-oordragkoëffisiënt van hierdie tipe van versterkte buise is ongeveer twee keer soveel as dié van die ligbuis. Omdat die kapillêre effek daarvan voor die hand liggend is, is die poriedigtheid van die 130PPI-versterkte buis die beste effek, vir die ligbuis 3.06 keer, is 40PPI-buis hoofsaaklik soortgelyk aan die struktuur van die lae-ribbuis as 'n middel om te versterk.
In die kompakte hitteruiler,metaal skuimkan ten volle benut word om die rol van hitte-oordrag te versterk, maar die studie het getoon dat die weerstandseienskappe van die skuimmetaalgroei ook baie betekenisvol is, die behoefte aan omvattende prestasie om die toepassing van skuimmetaal in die kompakte hitteruiler te assesseer. Daarbenewens, in die teenwoordigheid van oliebevattende smeermiddels, kan skuimmetale lei tot agteruitgang van hitte-oordrag, en die verbeterde hitte-oordrag van metaalskuim vir faseverandering hitte-oordrag van koelmiddels moet oorweeg word in die lig van die effekte van smeermiddels.